Questão 74 do ENEM 2013 — Ciências da Natureza

A questão aborda o conceito de cinética química, mais especificamente o papel dos catalisadores nas reações químicas.

O enunciado nos informa que a hematita ($\alpha\text{-Fe}_2\text{O}_3$) atua como um catalisador na síntese da amônia ($\text{NH}_3$). Para entender por que isso viabiliza economicamente a produção, precisamos lembrar o que um catalisador faz.

Um catalisador é uma substância que aumenta a velocidade (ou rapidez) de uma reação química sem ser consumida durante o processo. Ele consegue fazer isso criando um "caminho alternativo" para a reação ocorrer, o qual exige uma menor energia de ativação. A energia de ativação é a energia mínima necessária para que os reagentes se transformem no complexo ativado e, em seguida, nos produtos. Ao diminuir essa barreira energética, mais moléculas conseguem reagir em um menor intervalo de tempo, tornando o processo industrial mais rápido e, consequentemente, mais viável economicamente.

Vamos analisar as alternativas com base nesses conceitos:

• A) diminui a rapidez da reação: Incorreto. O catalisador aumenta a rapidez da reação.
• B) diminui a energia de ativação da reação: Correto. Essa é exatamente a função de um catalisador.
• C) aumenta a variação da entalpia da reação: Incorreto. O catalisador não altera a variação de entalpia ($\Delta H$) da reação, pois a energia inicial dos reagentes e a energia final dos produtos permanecem as mesmas.
• D) aumenta a quantidade de produtos formados: Incorreto. O catalisador não desloca o equilíbrio químico, ou seja, não altera a quantidade final de produto formado, apenas faz com que essa quantidade seja atingida mais rapidamente.
• E) aumenta o tempo do processamento da reação: Incorreto. Como a reação fica mais rápida, o tempo de processamento diminui.

Portanto, o uso da hematita viabiliza a produção porque diminui a energia de ativação da reação.