Questão 37 da FUVEST 2019
Um antiácido comercial em pastilhas possui, em sua composição, entre outras substâncias, bicarbonato de sódio, carbonato de sódio e ácido cítrico. Ao ser colocada em água, a pastilha dissolve-se completamente e libera gás carbônico, o que causa a efervescência. Para entender a influência de alguns fatores sobre a velocidade de dissolução da pastilha, adicionou-se uma pastilha a cada um dos quatro recipientes descritos na tabela, medindo-se o tempo até a sua dissolução completa.
| Solução | Tempo medido até a completa dissolução da pastilha (em segundos) |
|---|---|
| 1. Água mineral sem gás à temperatura ambiente (25\ ^\circ\text{C}) | 36 |
| 2. Água mineral com gás à temperatura ambiente (25\ ^\circ\text{C}) | 35 |
| 3. Água mineral sem gás deixada em geladeira (4\ ^\circ\text{C}) | 53 |
| 4. Água mineral com gás deixada em geladeira (4\ ^\circ\text{C}) | 55 |
Para todos os experimentos, foi usada água mineral da mesma marca. Considere a água com gás como tendo gás carbônico dissolvido.
Com base nessas informações, é correto afirmar que
- Ao uso da água com gás, ao invés da sem gás, diminuiu a velocidade de dissolução da pastilha em cerca de 50\%, uma vez que, como já possui gás carbônico, há o deslocamento do equilíbrio para a formação dos reagentes.
- Bo uso da água com gás, ao invés da sem gás, aumentou a velocidade de dissolução da pastilha em cerca de 33\%, uma vez que o gás carbônico acidifica a água, aumentando a velocidade de consumo do carbonato de sódio.
- Cnem a mudança de temperatura nem a adição de gás carbônico na solução afetaram a velocidade da reação, uma vez que o sistema não se encontra em equilíbrio.
- Do aumento da temperatura da água, de 4\ ^\circ\text{C} para 25\ ^\circ\text{C}, levou a um aumento na velocidade da reação, uma vez que aumentou a frequência e a energia de colisão entre as moléculas envolvidas na reação.
- Eo aumento da temperatura da água, de 4\ ^\circ\text{C} para 25\ ^\circ\text{C}, levou a um aumento na velocidade da reação, uma vez que facilita a liberação de gás carbônico da solução, deslocando o equilíbrio para a formação dos reagentes.
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Resolução comentada
A velocidade de uma reação se relaciona inversamente com o tempo gasto para consumir a mesma quantidade de pastilha: quanto menor o tempo, maior a velocidade.
Efeito do gás carbônico. Comparando as soluções 1 e 2 (36 s e 35 s) e as soluções 3 e 4 (53 s e 55 s), as diferenças são de 1 ou 2 segundos, ou seja, desprezíveis. Logo, a água com gás praticamente não alterou a velocidade. Isso descarta as alternativas A e B, que falam em variações de 50% e 33%, e também a C, que diz que o \ce{CO2} não afeta nada.
Efeito da temperatura. Comparando as soluções 1 e 3 (36 s a 25\ ^\circ\text{C} contra 53 s a 4\ ^\circ\text{C}), o tempo é bem menor na temperatura mais alta. Portanto, a velocidade aumentou com a temperatura. Isso descarta a C, que nega esse efeito.
Explicação pela teoria das colisões. Com o aumento da temperatura, as moléculas ganham energia cinética. Elas se movimentam mais, o que aumenta a frequência das colisões, e mais colisões têm energia igual ou maior que a energia de ativação. Por isso a velocidade cresce. É o que diz a alternativa D.
A E dá uma justificativa errada. Aquecer a água diminui a solubilidade do gás, mas isso não explica o aumento da velocidade, e o argumento de equilíbrio não é o fator determinante aqui.
Alternativa D.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AOs tempos com e sem gás são quase iguais (36 s e 35 s), então não há queda de 50% na velocidade.
- BA variação de tempo é mínima, não há aumento de 33%; o efeito do \ce{CO2} na velocidade é desprezível.
- CA temperatura afetou claramente a velocidade (36 s contra 53 s); só o \ce{CO2} não teve efeito.
- EO aumento da velocidade com a temperatura se explica pelas colisões mais frequentes e energéticas, não pelo deslocamento de equilíbrio.
Assuntos: cinética química, teoria das colisões, fatores que influenciam a velocidade.
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