7A. 4 A “reação do relógio de iodeto” é um exemplo comum na química. Como parte do experimento, o íon
é gerado na reação
experimento, a velocidade única de reação foi
. (a) Qual é a velocidade de reação do íon iodeto? (b) Qual era a velocidade de formação dos íons sulfato?
Passo 1
O enunciado dá a reação e pede duas velocidades:
- Reação:
- Informação fornecida: a velocidade única de reação foi
. (Interpreta-se que este valor corresponde à velocidade de formação do íon , já que o enunciado diz que é gerado.)
As perguntas:
(a) Qual é a velocidade de reação do íon iodeto?
(b) Qual era a velocidade de formação dos íons sulfato?
Passo 2
Conceito importante (explicado bem mastigado): quando temos uma reação do tipo
definimos a velocidade da reação
por relações que ligam as taxas de variação das concentrações com os coeficientes estequiométricos. A regra é:
Explicando cada parte:
-
significa a concentração da espécie (por exemplo é concentração do iodeto). -
é a taxa instantânea de variação dessa concentração com o tempo (positivo se aumenta, negativo se diminui). - Os sinais: negativos para reagentes (consomem-se), positivos para produtos (formam-se).
- Dividimos pela estequiometria (
) para que todas as expressões definam a mesma velocidade escalar . Isso permite relacionar diretamente as taxas de diferentes espécies usando os números estequiométricos.
Passo 3
Aplicando a fórmula ao nosso caso. Para a reação
os coeficientes são
para
,
para
,
para
e
para
. Logo:
Pelo enunciado (informação dada), temos:
Como
, podemos usar as igualdades acima para calcular as outras taxas.
Passo 4
Cálculo da velocidade de consumo do iodeto
.
Partimos de
Multiplicando ambos os lados por
obtemos
Interpretação: o sinal negativo indica que
está sendo consumido; em magnitude, a concentração de
diminui a
.
Passo 5
Cálculo da velocidade de formação do sulfato
.
Usamos
Multiplicando ambos os lados por
obtemos
Interpretação: a concentração de
aumenta a
.
Passo 6
Verificação rápida por razão estequiométrica (checape mental):
- Para cada
mol de formado, consomem-se mol de e formam-se mol de . Assim as taxas devem satisfazer as proporções . Com para , isso dá (consumo) para e para , que bate com os cálculos acima. Boa checagem!
Resposta
(a)
(b)
(b)