Considere as etapas catalíticas: (1) Cl· + O3 ? ClO· + O2 (k1 = 1,0×10^-11 cm^3·molécula^-1·s^-1) e (2) ClO· +…

Questão

Considere as etapas catalíticas: (1) Cl· + O3 ? ClO· + O2 (k1 = 1,0×10^-11 cm^3·molécula^-1·s^-1) e (2) ClO· + O ? Cl· + O2 (k2 = 8,0×10^-11 cm^3·molécula^-1·s^-1). Em uma parcela estratosférica [Cl]=1,0×10^6, [O3]=1,0×10^12, [O]=1,0×10^8 moléculas·cm^-3. Calcule a taxa de perda de O3 (moléculas·cm^-3·s^-1), assumindo estado estacionário para ClO·.

1. A) 1,0×10^8 moléculas·cm^-3·s^-1
2. B) 1,0×10^9 moléculas·cm^-3·s^-1
3. C) 1,0×10^7 moléculas·cm^-3·s^-1
4. D) 5,0×10^6 moléculas·cm^-3·s^-1
5. E) 2,5×10^7 moléculas·cm^-3·s^-1

✅ Resposta correta: alternativa C

Resolução passo a passo

1. Identifique o que se pede. A taxa de perda de O3 é dada pela etapa que consome O3, ou seja, a reação 1: Cl + O3 -> ClO + O2, com velocidade k1[Cl][O3].
2. Aplique o estado estacionário para ClO. A produção de ClO é k1[Cl][O3] e o consumo é k2[ClO][O]. Igualando: k1[Cl][O3] = k2[ClO][O], logo [ClO] = k1[Cl][O3]/(k2[O]) = (1,0x10^-11 x 1,0x10^6 x 1,0x10^12)/(8,0x10^-11 x 1,0x10^8) = 1,0x10^7/8,0x10^-3 = 1,25x10^9 moléculas/cm^3.
3. Calcule a taxa de perda de O3. Como o ClO é regenerado na etapa 2 e não consome O3 no ciclo, o O3 é consumido apenas na etapa 1: taxa = k1[Cl][O3] = 1,0x10^-11 x 1,0x10^6 x 1,0x10^12 = 1,0x10^7 moléculas/cm^3/s.
4. Verifique o balanço do ciclo. Somando as duas etapas, Cl e ClO são catalisadores e o saldo líquido é O3 + O -> 2 O2, portanto o O3 consumido por ciclo é exatamente o da etapa 1.
5. Compare com o gabarito. O resultado 1,0x10^7 corresponde à alternativa C, que coincide com o gabarito oficial. Alternativa A é errada porque 1,0x10^8 não é o valor da taxa; B é errada porque 1,0x10^9 é a concentração de ClO e não a taxa de perda de O3; D é errada porque 5,0x10^6 é a metade do valor correto; E é errada porque 2,5x10^7 não resulta de nenhuma das etapas corretamente aplicadas.

💡 Dica: Utilize as constantes de taxa e as concentrações para calcular a taxa de perda de O3.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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