Com o desenvolvimento da nanotecnologia, a busca de novos materiais e a pesquisa dos materiais já conhecidos…

Questão

Com o desenvolvimento da nanotecnologia, a busca de novos materiais e a pesquisa dos materiais já conhecidos, porém com partículas na escala nanométrica, se tornaram alvos de interesse mundial. A diminuição na escala de tamanho das partículas provoca alterações nas propriedades dos materiais. Por exemplo, a redução em uma ordem de grandeza no diâmetro das partículas (de 100 nm para 10 nm) de um catalisador metálico provocará alterações no processo promovido. Considerando que o catalisador metálico em questão promove a conversão de um reagente A num produto B, avalie as seguintes afirmativas: 1. Com a redução de tamanho das partículas do catalisador, o processo de conversão poderá ocorrer em uma temperatura inferior. 2. Com a redução de tamanho das partículas do catalisador, a constante cinética da conversão de A em B será maior. 3. Com a redução de tamanho das partículas do catalisador, uma menor quantidade de massa de catalisador será necessária para que a conversão de A em B ocorra no mesmo intervalo de tempo. 4. Com a redução de tamanho das partículas do catalisador, o sistema alcançará o equilíbrio num menor intervalo de tempo. Assinale a alternativa correta. (UFPR 2013)

1. A) Somente a afirmativa 2 é verdadeira.
2. B) Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras.
3. C) Somente as afirmativas 3 e 4 são verdadeiras.
4. D) Somente as afirmativas 2, 3 e 4 são verdadeiras.

✅ Resposta correta: alternativa C

Resolução passo a passo

1. Os catalisadores atuam aumentando a velocidade da reação sem alterar a posição do equilíbrio. Ao reduzir o diâmetro das partículas de 100 nm para 10 nm, a área superficial por massa de catalisador aumenta muito, pois a mesma massa passa a ter muito mais sítios ativos expostos. Passo 2: Afirmativa 2: falsa. A constante cinética k depende da temperatura e da natureza da reação, não do tamanho das partículas. A redução de tamanho aumenta a área disponível, ou seja, a taxa observada, mas não altera k. Passo 3: Afirmativa 3: verdadeira. Como a área superficial por grama aumenta, uma massa menor de catalisador fornece a mesma área ativa e produz a mesma conversão no mesmo intervalo de tempo. Passo 4: Afirmativa 4: verdadeira. Como o catalisador acelera igualmente as reações direta e inversa, a maior atividade das partículas pequenas faz o sistema atingir o equilíbrio em menos tempo, sem alterar a composição final de equilíbrio. Passo 5: Afirmativa 1: é a mais controversa. Partículas menores podem apresentar atividade catalítica significativa em temperaturas mais baixas, o que justificaria considerá-la verdadeira. Porém, o enunciado descreve apenas o efeito do tamanho sobre o processo de forma geral, e a banca considerou a afirmativa falsa, pois a redução de tamanho altera a taxa em uma dada temperatura, não a temperatura necessária para a conversão. Passo 6: Com as afirmativas 3 e 4 verdadeiras e a 1 considerada falsa, a alternativa correta é a C. Discordância: se a afirmativa 1 for aceita como verdadeira, nenhuma alternativa traz exatamente 1, 3 e 4, e a questão teria falha de formulação. Passo 7: Alternativa A: errada, pois afirma que somente a 2 é verdadeira, o que contradiz as afirmativas 3 e 4. Alternativa B: errada, pois omite a afirmativa 4, que trata da redução do tempo para atingir o equilíbrio. Alternativa D: errada, pois inclui a afirmativa 2, que é falsa.

💡 Dica: Analise como a redução do tamanho das partículas afeta as propriedades catalíticas e a cinética da reação.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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