Questão 74 Fuvest 2024 - 1ª fase
Apesar de a África ser considerada o berço das civilizações e existirem indícios de conhecimentos elementares de Química no sul do continente cerca de 100.000 anos atrás, os conhecimentos químicos ensinados são eurocentristas. Entretanto, uma das grandes contribuições para o estudo de reatividade química é atribuída ao químico egípcio Ahmed Hassan Zewail, agraciado com o prêmio Nobel em 1999 por seus estudos de reações químicas usando uma técnica conhecida como espectroscopia de femtossegundos. Essa técnica possibilita identificar espécies com tempo de vida curto utilizando pulsos de laser com duração de 10−15 s.
Essa contribuição é relevante para o estudo de reações químicas, pois
| a) |
todos os processos químicos são extremamente rápidos e não podem ser estudados por técnicas que não sejam em femtossegundos. |
| b) |
as reações químicas podem passar por espécies instáveis e com pouco tempo de vida. |
| c) |
o tempo existente para analisar os produtos de uma reação depende apenas da quantidade de produtos formada. |
| d) |
permite entender como reagentes específicos se comportam frente a processos reacionais que são extremamente lentos. |
| e) |
apenas com uma técnica tão rápida é possível analisar o grau de pureza dos reagentes isolados. |
De acordo com a Teoria do Estado de Transição, proposta em 1930 por Henry Eyring, entre duas espécies isoláveis, ocorre uma estrutura denominada estado de transição ou complexo ativado a qual apresenta ligações parciais entre as moléculas de reagente e produto de uma reação elementar (aquela que ocorre em uma única etapa), conforme ilustrado na figura a seguir:
Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Transition_state_theory. Acesso em 19 nov 2023.
O estado de transição corresponde à situação mais instável (maior energia associada) do sistema durante a transformação e não se trata de uma substância pois não pode ser isolada. Assim, sua duração é da ordem de pico a femtossegundos (10-12 a 10-15 s) e sua detecção bem como a elucidação de sua estrutura é fundamental para a compreensão do mecanismo pelo qual uma reação química ocorre.
Nesse contexto,
a) Incorreta. Cada transformação química apresenta uma velocidade que depende da natureza dos reagentes envolvidos bem como das condições reacionais em que esta ocorre. Assim, nem todos os processos demandam a espectroscopia de femtossegundos para seu estudo cinético. Há reações que envolvem espécies intermediárias com tempo de vida em escalas maiores de tempo e que, portanto, podem ser identificadas e elucidadas por outras técnicas como ressonância magnética nuclear e espectrometria de massas. A espectroscopia de femtossegundos é bastante útil para reações elementares, as quais não apresentam intermediários e, portanto, o entendimento de seu mecanismo depende da estrutura do estado de transição.
b) Correta. Conforme descrito, toda transformação elementar ocorre com a formação de um estado de transição o qual, por apresentar tempo de vida muito baixo (da ordem de femtossegundos) só pode ser estudado por essa modalidade da espectroscopia.
c) Incorreta. O tempo para analisar os produtos de uma reação depende da técnica que será aplicada em tal análise.
d) Incorreta. A técnica da espectroscopia de femtossegundos permite estudar reações muito rápidas, ou seja, cuja transformação entre reagente e produto envolvem apenas o estado de transição.
e) Incorreta. A rapidez da técnica é útil para elucidar o caminho entre os reagentes e os produtos, ou seja, o mecanismo pelo qual a transformação ocorreu. A pureza dos produtos não demanda rapidez para ser analisada já que consiste apenas em detectar a presença de outras substâncias diferentes das substâncias de interesse após o término da reação.