A reação de isomerização do cis-2-buteno para formar o isômero trans-2-buteno, que é mais estável por 4 kJ mol⁻¹, ocorre em fase gasosa em uma única etapa com energia de ativação de 264 kJ mol⁻¹. Essa reação ocorre de forma muito mais rápida quando assistida por iodo molecular em fase gasosa como catalisador. A lei de 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⁻¹;
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 mol⁻¹ 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⁻¹ 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 mol⁻¹ de energia;
V.Os átomos de iodo se recombinam para formar o iodo molecular, liberando 75 kJ mol⁻¹ 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.