Questão 65 da FUVEST 2010

1ª fase

Um estudante desejava estudar, experimentalmente, o efeito da temperatura sobre a velocidade de uma transformação química. Essa transformação pode ser representada por:

\ce{A + B ->[\text{catalisador}] P}

Após uma série de quatro experimentos, o estudante representou os dados obtidos em uma tabela:

Número do experimento
1 2 3 4
temperatura (°C) 15 20 30 10
massa de catalisador (mg) 1 2 3 4
concentração inicial de A (mol/L) 0,1 0,1 0,1 0,1
concentração inicial de B (mol/L) 0,2 0,2 0,2 0,2
tempo decorrido até que a transformação se completasse (em segundos) 47 15 4 18

Que modificação deveria ser feita no procedimento para obter resultados experimentais mais adequados ao objetivo proposto?

  1. A
    Manter as amostras à mesma temperatura em todos os experimentos.
  2. B
    Manter iguais os tempos necessários para completar as transformações.
  3. C
    Usar a mesma massa de catalisador em todos os experimentos.
  4. D
    Aumentar a concentração dos reagentes A e B.
  5. E
    Diminuir a concentração do reagente B.
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Resolução comentada

Para estudar o efeito de uma variável (aqui, a temperatura) sobre a velocidade, é preciso mudar só ela e manter constantes todas as outras que também influenciam a velocidade. É o chamado controle de variáveis.

Na tabela, veja o que varia de um experimento para outro:

  1. Temperatura: 15, 20, 30 e 10 °C. Essa é a variável que o estudante quer investigar, então deve mesmo variar.
  2. Concentrações de A (0,1 mol/L) e de B (0,2 mol/L): iguais em todos. Está correto.
  3. Massa de catalisador: 1, 2, 3 e 4 mg. Isso é um problema, pois o catalisador também altera a velocidade da reação.

Como a massa do catalisador muda junto com a temperatura, não dá para saber quanto da diferença nos tempos vem de cada fator. Por exemplo, o experimento 4 tem a menor temperatura, mas a maior massa de catalisador, e o resultado mistura os dois efeitos.

A correção é usar a mesma massa de catalisador em todos os experimentos. Assim, a única diferença entre eles será a temperatura, e a comparação dos tempos mostrará apenas o efeito dela.

Alternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AManter a temperatura igual eliminaria justamente a variável que se quer estudar.
  • BO tempo é o resultado medido, que deve variar com a temperatura; não se controla.
  • DAs concentrações já são iguais nos quatro experimentos; aumentá-las não corrige o erro do procedimento.
  • EDiminuir a concentração de B também não resolve, pois o problema é a massa de catalisador variável.

Assuntos: cinética química, controle de variáveis, catalisador.

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