Questão 8 Fuvest 2020 - 1ª fase
Os movimentos das moléculas antes e depois de uma reação química obedecem aos princípios físicos de colisões. Para tanto, cada átomo é representado como um corpo pontual com uma certa massa, ocupando uma posição no espaço e com uma determinada velocidade (representada na forma vetorial). Costumeiramente, os corpos pontuais são representados como esferas com diâmetros proporcionais à massa atômica. As colisões ocorrem conservando a quantidade de movimento. Considerando um referencial no qual as moléculas neutras encontram‐se paradas antes e após a colisão, a alternativa que melhor representa o arranjo de íons e moléculas instantes antes e instantes depois de uma colisão que leva à reação
é
Note e adote: Massas atômicas: H = 1 u.m.a., C = 12 u.m.a., F = 19 u.m.a. e Cl = 35 u.m.a.
Considere que apenas o isótopo de cloro Cl = 35 u.m.a. participa da reação.
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Antes da colisão Após a colisão
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| b) |
Antes da colisão Após a colisão
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| c) |
Antes da colisão Após a colisão
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| d) |
Antes da colisão Após a colisão
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| e) |
Antes da colisão Após a colisão
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No enunciado é informado que os diâmetros dos corpos são proporcionais às massas atômicas. Assim, ao representar os átomos como esferas, tem-se a seguinte ordem crescente de diâmetro para os átomos neutros: d(H) < d(C) < d(F) < d(Cl). Deve-se lembrar também que um ânion sempre tem um raio (e, consequentemente, um diâmetro) maior do que seu átomo neutro. A partir disso, são feitas as análises das alternativas:
a) Incorreta. De acordo com a equação, nota-se que, nos produtos, deveria ocorrer a formação de apenas uma esfera, que representaria o íon cloro (monoatômico), e, na colisão representada, nos produtos existe uma espécie diatômica e uma poliatômica, o que não é coerente com a equação química.
b) Incorreta. Explicação análoga à explicação da alternativa A.
c) Correta. Ao analisar a situação após a colisão, nota-se a presença de uma espécie poliatômica (molécula neutra), que está em repouso, e de uma espécie monoatômica (que seria o íon cloro), o que é coerente com a equação química. Além disso, nota-se também que os vetores velocidade para as espécies monoatômicas antes e após a colisão (íons flúor e cloro, respectivamente) têm intensidades diferentes, o que é coerente com os valores de suas massas e com a conservação da quantidade de movimento: notando que a espécie poliatômica (neutra) permanece em repouso antes e após a colisão, o íon flúor, por ter uma massa menor, teria uma maior velocidade e o íon cloro, por ter uma massa maior, teria uma menor velocidade.
d) Incorreta. Após a colisão, a espécie poliatômica, que representaria a molécula neutra, está se movendo, conforme indicado pelo vetor velocidade, o que é incoerente com a informação dada no enunciando de que as moléculas neutras se encontram em repouso antes e após a colisão.
e) Incorreta. A espécie monoatômica antes da colisão, que seria o íon flúor, está representado com diâmetro maior do que a espécie monoatômica após a colisão, que seria o íon cloro, e isso não é coerente, uma vez que o diâmetro do átomo neutro de flúor é menor o diâmetro do átomo neutro de cloro, e como ambos ganham um elétron para formar os ânions, esperar-se-ia que os raios iônicos obedecessem a mesma ordem, sendo o diâmetro do íon flúor menor que o do íon cloro.