Ano 2022#Fisico-Quimica - Cinetica Quimica - Reacao Reversivel de Primeira Ordem#fase2#discursiva

Sobre o tema

A cinética de reações reversíveis de primeira ordem é um tópico fundamental em físico-química, especialmente para processos de isomerização, como a interconversão entre as formas alfa e beta da glicose. A rotação óptica, propriedade linearmente dependente da composição, permite monitorar a reação em tempo real. Este problema do IME explora a determinação de constantes de velocidade e taxas de reação a partir de dados experimentais de ângulo de rotação, integrando conceitos de equilíbrio químico e cinética. Compreender essa abordagem é essencial para resolver problemas práticos em química analítica e bioquímica, onde reações reversíveis são comuns.

Tópicos relacionados

  • Cinética de reações reversíveis de primeira ordem
  • Relação entre rotação óptica e composição
  • Constantes de velocidade direta e reversa
  • Taxa específica de reação
  • Equilíbrio químico

Enunciado

A glicose tem dois estereoisomeros, alfa e beta, que se distinguem pela atividade optica. A forma alfa tem poder rotatorio especifico de 112 graus e a beta de 18,7 graus. A conversao de uma forma para outra se da segundo uma reacao de primeira ordem reversivel:

C6H12O6(alfa) <=> C6H12O6(beta)

Realiza-se, entao, uma experiencia, na qual um feixe de luz polarizada atravessa um tubo contendo uma solucao de glicose. Observa-se a modificacao do desvio angular do plano de polarizacao como mostrado na tabela abaixo:

Tempo (min): 0, 10, 100, infinito
Angulo de rotacao (graus): 112,00, 102,67, 65,35, 56,02

Sabe-se que o desvio angular da luz polarizada e funcao linear da conversao do estereoisomero alfa e que a soma das constantes de reacao direta e reversa e 0,015 min^-1.

Determine:
a) a conversao especifica no instante t = 10 min;
b) as constantes de velocidade da reacao direta e da reacao reversa;
c) a taxa especifica de reacao no instante t = 100 min;
d) a taxa especifica de reacao no equilibrio.

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Perguntas frequentes

O que é uma reação reversível de primeira ordem?

É uma reação onde as velocidades direta e reversa são de primeira ordem em relação ao reagente e produto, respectivamente, e o equilíbrio é atingido quando as taxas se igualam.

Como a rotação óptica é usada para monitorar a isomerização da glicose?

Cada isômero tem um poder rotatório específico diferente. A rotação total é a soma ponderada pelas concentrações, permitindo calcular a conversão em tempo real.

Como calcular as constantes de velocidade a partir de dados de rotação?

Utiliza-se a equação integrada para reações reversíveis de primeira ordem relacionando a variação da rotação com o tempo, conhecendo a rotação no equilíbrio e a soma das constantes.

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