Questão 6

(ITA - 2020 - 2ª FASE)

A reação de isomerização do cis - 2 - buteno para formar o isômero trans - 2 - buteno, que é mais estável por 4 kJ/mol, ocorre em fase gasosa em uma única etapa com energia de ativação de 264 kJ/mol. Essa reação ocorre de forma muito mais rápida quando assistida por iodo molecular em fase gasosa como catalisador. A lei da velocidade da reação catalisada é dada por:

O mecanismo proposto para a reação catalisada é baseado em cinco etapas:

I. As moléculas de iodo se dissociam para formar átomos de iodo com energia de dissociação igual a 75 kJ/mol

II. Um dos átomos de iodo é adicionado a um dos átomos de carbono que tem ligação dupla, quebrando essa ligação para formar uma ligação simples C-C. O sistema molecular formado encontra-se a 118 kJ mor' acima dos reagentes;

III. Uma das extremidades da molécula sofre torção livre em relação à outra extremidade. A energia do sistema molecular após a torção continua a 118 kJ/mol acima dos reagentes;

IV. O átomo de iodo ligado ao carbono dissocia-se do sistema molecular intermediário e a ligação dupla é formada novamente no isômero trans. Esse processo libera 47 kJ mor' de energia;

V. Os átomos de iodo se recombinam para formar o iodo molecular, liberando 75 kJ/mol de energia. Baseado nessas informações:

a)    esboce em uma mesma figura os perfis de energia para a reação de isomerização do cis-2-buteno com e sem a presença de catalisador. Deixe claro, usando diferentes notações, os dois perfis e os valores das energias envolvidas;

b)   escreva as reações químicas que ocorrem em cada etapa da reação catalisada para formar a reação global.