Questão 2 Fuvest 2021 - 2ª fase - dia 2 - Elite Colégio e Pré-Vestibular

Questão 2

Reações Inorgânicas Gráfico de Cinética Química

Recentemente, um estudo científico associou a detecção de fosfina $({PH}_{3})$ na atmosfera em Vênus com uma possível existência de vida no planeta. Na Terra, a fosfina pode ser encontrada naturalmente em ambientes onde ocorre a degradação de matéria orgânica, como pântanos. Por ser mais densa que o ar, grande quantidade de fosfina se acumula sobre as superfícies de corpos d’água e áreas baixas, muitas vezes reagindo espontaneamente com oxigênio, formando ácido fosfórico $(H_{3} {PO}_{4})$ .

a) Utilizando os menores coeficientes estequiométricos inteiros possíveis, escreva a equação balanceada para o processo de combustão descrito para a fosfina.

b) Os ambientes onde se encontram altas quantidades de fosfina são compatíveis com a vida de seres aeróbios ou anaeróbios? Justifique sua resposta com base na reatividade da fosfina.

c) Em ambientes como os pântanos, além da fosfina, também é produzido metano $({CH}_{4})$ . Com base na energia de ativação e na energia liberada na combustão de cada espécie, explique por que a combustão da fosfina é a primeira a ocorrer na natureza e por que ela é capaz de iniciar a combustão do metano.

Note e adote:

Energia de ativação da combustão: $fosfina = 13 kJ / mol$ e $metano = 105 kJ / mol$ .

$∆ H$ de combustão: $fosfina = - 1154 kJ / mol$ e $metano = - 885 kJ / mol$ .

Resolução

a) A equação balanceada para o processo de combustão da fosfina é:

$P H_{3} + 2 O_{2} \to H_{3} P O_{4}$

b) Os ambientes onde se encontram altas concentrações de fosfina são compatíveis com seres anaeróbicos, pois se houvesse uma alta concentração de $O_{2}$ na atmosfera (para presença de seres aeróbicos), teríamos a reação de combustão da fosfina ocorrendo e a sua concentração seria baixa.

c) A combustão da fosfina é a primeira a ocorrer devido à baixa energia de ativação da reação, sendo uma reação mais rápida que a combustão do metano. Além disso, a combustão da fosfina é bastante exotérmica e libera calor que serve de energia de ativação para a reação de combustão do metano ocorrer.