Dissertativa 6 - 2ª Fase - 1º Dia - Mat / Quí - ITA 2020

A reação de isomerização do cis-2-buteno para formar o isômero trans-2-buteno, que é mais estável por 4 kJ ${\mathrm{mol}}^{-1}$, ocorre em fase gasosa em uma única etapa com energia de ativação de 264 kJ ${\mathrm{mol}}^{-1}$. Essa reação ocorre de forma muito mais rápida quando assistida por iodo molecular em fase gasosa como catalisador. A lei de velocidade da reação catalisada é dada por

$\mathrm{velocidade}=\mathrm{k}\left[\mathrm{cis}-2-\mathrm{buteno}\right]{\left[{\mathrm{l}}_2\right]}^{\frac{1}{2}}$

O mecanismo proposto para a reação catalisada é baseado em cinco etapas:

1. As moléculas de iodo se dissociam para formar átomos de iodo com energia de dissociação igual a 75 kJ ${\mathrm{mol}}^{-1}$;
2. Um dos átomos de iodo é adicionado a um dos átomos de carbono que tem ligação dupla, quebrando essa ligação para formar uma ligação simples C-C. O sistema molecular formado encontra-se a 118 kJ ${\mathrm{mol}}^{-1}$ acima dos reagentes;
3. Uma das extremidades da molécula sofre torção livre em relação à outra extremidade. A energia do sistema molecular após a torção continua a 118 kJ ${\mathrm{mol}}^{-1}$ acima dos reagentes;
4. O átomo de iodo ligado ao carbono dissocia-se do sistema molecular intermediário e a ligação dupla é formada novamente no isômero trans. Esse processo libera 47 kJ ${\mathrm{mol}}^{-1}$ de energia;
5. Os átomos de iodo se recombinam para formar o iodo molecular, liberando 75 kJ ${\mathrm{mol}}^{-1}$ de energia.

Baseado nessas informações:

a) esboce em uma mesma figura os perfis de energia para a reação de isomerização do cis-2-buteno com e sem a presença de catalisador. Deixe claro, usando diferentes notações, os dois perfis e os valores das energias envolvidas;

b) escreva as reações químicas que ocorrem em cada etapa da reação catalisada para formar a reação global.