A biomassa celulósica pode ser utilizada para a produção de etanol de segunda geração. Entretanto, é necessário que os polissacarídeos sejam convertidos em mono e dissacarídeos, processo que pode ser conduzido em meio ácido, conforme mostra o esquema:
Nessa conversão de polissacarídeos, a função do íon H+ é
A) dissolver os reagentes.
B) deslocar o equilíbrio químico.
C) aumentar a velocidade da reação.
D) mudar a constante de equilíbrio da reação.
E) formar ligações de hidrogênio com o polissacarídeo.
Resolução em Texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão
- Química Orgânica
- Cinética Química (catalisadores e velocidade de reação)
Nível da Questão
- Médio (envolve análise de mecanismo e conceitos de catalise)
Gabarito
- Alternativa Correta: (C)
Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
📌 A questão mostra um esquema de conversão de polissacarídeos em mono e dissacarídeos em meio ácido, envolvendo o íon H⁺. Queremos entender qual a função do íon H⁺ nesse processo.
🔹 Palavras-Chave:
- “H⁺”
- “reação em meio ácido”
- “conversão de polissacarídeos”
- “catalisador”
🔹 Objetivo:
Saber por que o íon H⁺ está presente no mecanismo e o que ele faz na reação (ex.: se aumenta velocidade, muda equilíbrio, etc.).
Passo 2: Explicação de Conceitos Necessários
📌 Conceitos Fundamentais
- Catálise Ácida:
- Quando o íon H⁺ participa de uma reação, polarizando ligações e reduzindo a energia de ativação.
- Ele facilita a quebra e formação de ligações, mas não é consumido.
- Velocidade de Reação e Equilíbrio:
- Catalisadores aumentam a velocidade de uma reação, mas não alteram a constante de equilíbrio (K).
- O mesmo grau de conversão é atingido, porém de forma mais rápida.
Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
📌 Contexto da Questão
Trata-se da hidrólise ácida de polissacarídeos, mostrando um mecanismo em que o H⁺ ataca certas ligações glicosídicas, permitindo a formação de monossacarídeos ou dissacarídeos. O íon H⁺ reaparece no final do mecanismo (não é consumido), indicando função catalítica.
🔹 Frase-chave: “… a conversão de polissacarídeos pode ser conduzida em meio ácido … o esquema mostra o H⁺ reagindo e depois sendo regenerado.”
Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
- Observação do Mecanismo:
- O H⁺ protona a ligação, torna-a mais suscetível à quebra.
- Depois, o H⁺ é liberado novamente, o que caracteriza catálise (participa, mas não é consumido).
- Conclusões sobre Velocidade:
- Em uma reação catalisada, a velocidade é aumentada, pois a energia de ativação diminui.
- Catalisador não muda a constante de equilíbrio ou a estequiometria final, apenas torna a reação mais rápida.
Passo 5: Análise das Alternativas
- (A) Dissolver os reagentes
❌ O H⁺ não tem como função principal dissolver. É catálise, não solubilização. - (B) Deslocar o equilíbrio químico
❌ Catalisadores não deslocam o equilíbrio; apenas aceleram a chegada ao mesmo ponto final. - (C) Aumentar a velocidade da reação
✅ Correta. Com a presença do íon H⁺, ocorre catálise ácida, elevando a taxa de hidrólise. - (D) Mudar a constante de equilíbrio
❌ Catalisador não altera K, somente a cinética. - (E) Formar ligações de hidrogênio
❌ Embora H⁺ possa interagir, sua função primordial é catalisar, não simplesmente ligar-se ao polissacarídeo por pontes de hidrogênio.
Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
🔍 Resumo Final
Na hidrólise de polissacarídeos em meio ácido, o H⁺ age como catalisador, reduzindo a energia de ativação e aumentando a velocidade de quebra das ligações glicosídicas, sem alterar o equilíbrio final.
Logo, a resposta correta é:
✅ (C) Aumentar a velocidade da reação.
