Question

A isomerização catalítica de parafinas de cadeia não ramificada, produzindo seus isômeros ramificados, é um processo importante na indústria petroquímica. A uma determinada temperatura e pressão, na presença de um catalisador, o equilíbrio é atingido após certo tempo, sendo a constante de equilíbrio igual a 2,5. Nesse processo, partindo exclusivamente de 70,0 g de n-butano, ao se atingir a situação de equilíbrio, x gramas de n-butano terão sido convertidos em isobutano. O valor de x é

a) 10,0
b) 20,0
c) 25,0
d) 40,0
e) 50,0

Answer 1

Por apresentarem a mesma massa molar (Mg/mol) e a mesma fórmula molecular (C₄H₁₀), os compostos n-butano (CH₃CH₂CH₂CH₃) e o isobutano (CH₃CH(CH₃)CH₃) são isômeros.
No esquema a seguir, é possível verificar a quantidade inicial, a quantidade que reage e a situação de equilíbrio. observe que, neste caso, a proporção em mols e a proporção de massa serão semelhantes, pois os isômeros apresentam a mesma massa molar.

                             CH₃CH₂CH₂CH₃ ⇄ CH₂CH(CH₃)CH₃
                                 n-butano                isobutano
início                          70,0g                          0
reage e forma               x g             →         x g
equilíbrio                (70,0 - x)g                     x g

Se forem considerados que a reação acontecerá em um sistema fechado e que o volume (V) irá se manter constante durante todo o processo, teremos no equilíbrio:

[n-butano] = $\frac{(70,0 - x)}{M.V} (mol/L)$
[isobutano] =  $\frac{x}{M.V} (mol/L)$

Desta forma, a constante de equilíbrio é assim expressada:

$K_{C} = \frac{[isobutano]}{[n-butano]}$

Fazendo a substituição dos valores, encontramos:
2,5 = $\frac{ \frac{x}{M.V} }{ \frac{70,0 - x}{M.V} }$
Anula 'M.V' das frações, então teremos:
2,5 = (70,0 - x) = x
175 - 2,5x = x
3,5x = 175
x = 175 : 3,5
x = 50,0g

Answer 2

o valor de x é 50,0,ou seja, alternativa e