14.20 Você e seu parceiro de laboratório estão estudando a velocidade de uma reação,
. Você obtém medidas da velocidade inicial sob as seguintes condições:
[B]
[B]
(a) Qual concentração de reagente você usaria no experimento 3 a fim de determinar a lei de velocidade?
[B]
[B]
(a) Qual concentração de reagente você usaria no experimento 3 a fim de determinar a lei de velocidade?
Passo 1
O enunciado dá duas medidas iniciais de concentração para a mesma reação
:
- Experimento 1:
, . - Experimento 2:
, .
A pergunta (a) pede: qual concentração de reagente usar no experimento 3 a fim de determinar a lei de velocidade? Ou seja, que condição devo escolher para que, com os dados dos experimentos, eu consiga identificar claramente a dependência da velocidade em relação às concentrações dos reagentes.
Passo 2
Apresentando a forma geral da lei de velocidade e o que cada símbolo significa:
-
é a constante de velocidade (depende só de temperatura). -
é a ordem da reação em relação a (pode ser ou fracionário). -
é a ordem da reação em relação a . -
e são as concentrações iniciais dos reagentes.
Objetivo prático para determinar
e
: variar uma concentração por vez enquanto mantém a outra fixa. Assim o efeito observado na velocidade pode ser atribuído somente à concentração que mudou.
Passo 3
Interpretando os experimentos dados:
- Entre experimento 1 e experimento 2 mudou-se apenas
(de para ), enquanto ficou fixo em . Com essas duas medidas é possível determinar (a ordem em ), pois:
já que
. A partir da razão de velocidades mede-se
isolando-o no logaritmo.
Portanto falta obter informação que permita determinar
(a ordem em
). Para isso é necessário um terceiro experimento em que
seja mantido constante (preferencialmente igual a um dos experimentos já feitos) e
seja alterado.
Passo 4
Escolha prática e por que funciona:
- Escolher no experimento 3
(mantendo igual ao experimento 1) e variar , por exemplo tomar (dobrar ). - Razão: com
constante entre experimento 1 e 3 teremos
Tomando logaritmos, obtém-se
Escolher a duplicação (
) é conveniente porque dá uma razão simples no denominador e normalmente aumenta a precisão ao medir o efeito de
.
Passo 5
Como proceder na prática no exame (passos que você faria rapidamente):
- Execute o experimento 3 com
e . - Meça a velocidade inicial
. - Use experimentos 1 e 2 para determinar
(comparando e e aplicando ). - Use experimentos 1 e 3 para determinar
com a fórmula acima. - Após encontrar
e , calcule por exemplo a partir de qualquer experimento: