O ácido selenoso em meio ácido, na presença de íons iodeto, forma o selênio metálico, o ânion triiodeto (
) e moléculas de água. A tabela abaixo apresenta os valores da velocidade de reação para diferentes concentrações iniciais dos reagentes (em mmol.L
) a
.
[
]
[
]
[
]
Velocidade (
)
1,25
1,25
1,25
8,7
2,50
1,25
1,25
17,3
1,25
3,75
1,25
78,3
2,50
1,25
2,50
138,4
3,00
2,5
1,5
?
a. Escreva a equação química e a lei de velocidade desta reação.
b. Qual é a ordem da reação?
c. Determine, a partir dos dados, o valor da constante da velocidade.
d. Calcule a velocidade reação quando
.
| [
|
[
|
[
|
Velocidade (
|
| 1,25 | 1,25 | 1,25 | 8,7 |
| 2,50 | 1,25 | 1,25 | 17,3 |
| 1,25 | 3,75 | 1,25 | 78,3 |
| 2,50 | 1,25 | 2,50 | 138,4 |
| 3,00 | 2,5 | 1,5 | ? |
b. Qual é a ordem da reação?
c. Determine, a partir dos dados, o valor da constante da velocidade.
d. Calcule a velocidade reação quando
Passo 1
O enunciado pede quatro coisas:
- (a) escrever a equação química balanceada da reação (em meio ácido, produzindo Se(s),
e água) e escrever a lei de velocidade; - (b) determinar a ordem da reação;
- (c) calcular a constante de velocidade
a partir dos dados experimentais; - (d) calcular a velocidade quando
.
Dados experimentais (peguei os valores da tabela do enunciado; unidades:
para concentrações e
para velocidades):
- Experimento 1:
- Experimento 2:
- Experimento 3:
- Experimento 4:
- Experimento 5 (solicita velocidade):
Não vou resolver ainda — a resolução começa no Passo 2.
Passo 2
Balanceamento da reação (passo-a-passo razoável e intuitivo, porque o enunciado fala em Se metálico,
e água em meio ácido).
- Escrever meias-reações (em meio ácido):
- Redução de selenioso a selênio elemental:
Explicação: verifica-se átomos de H, O e carga; adicionam-se
e elétrons para balancear carga/hidrogênio/oxigênio em meio ácido.
- Oxidação do íon iodeto formando o ânion triiodeto. Uma meia-reação conveniente é:
Explicação: do lado esquerdo há carga
, do direito
mais
(carga total
), balanceando carga com emissão de 2 elétrons.
- Ajustar elétrons: a primeira meia-reação usa 4
; a segunda libera 2 . Multiplica-se a meia-reação de oxidação por 2 para ter 4 :
- Somar meias-reações cancelando os elétrons:
Verificações rápidas: átomos balanceados? Sim. Carga total: esquerda
; direita
. Tudo ok.
Portanto a equação balanceada (em display) é:
Passo 3
Determinação da lei de velocidade e ordens parciais a partir dos dados (metodologia prática):
- Suposição geral (forma usual quando não se dá a lei): a velocidade tem a forma
onde
são as ordens parciais que vamos determinar pela comparação de experimentos que mantêm duas concentrações constantes e variam apenas uma.
Método para cada reagente: comparar dois experimentos em que apenas esse reagente muda; razão das velocidades = razão das concentrações elevada à ordem desejada.
- Ordem em
(compare experimento 1 e 2):
- De 1 para 2:
dobra: (fator ); e mantidos iguais. - Razão das velocidades:
Logo
Interpretação: reação é de primeira ordem em .
Interpretação: reação é de primeira ordem em
- Ordem em
(compare experimento 1 e 3):
- De 1 para 3:
triplica: (fator ); outras concentrações iguais. - Razão das velocidades:
Como
, temos
Interpretação: segunda ordem em .
Interpretação: segunda ordem em
- Ordem em
(compare experimento 2 e 4 — aqui é igual em 2 e 4, também — somente muda):
- Em 2:
; em 4: (fator ). - Razão das velocidades:
Como
, obtemos
Interpretação: terceira ordem em .
Interpretação: terceira ordem em
Portanto a lei de velocidade fica (colocando as ordens encontradas):
Ordem global da reação =
Passo 4
Cálculo da constante de velocidade
a partir dos dados (faço uso de vários experimentos para checar consistência e depois dou um valor médio razoável).
Fórmula invertida:
Calcular
com cada experimento:
- Usando experimento 1:
- Usando experimento 2:
- Usando experimento 3:
- Usando experimento 4:
Os valores de
são muito consistentes (diferenças só devidas a arredondamentos/medidas). Tomando uma média razoável dos quatro valores obtém-se
Unidade de
: como
tem unidade
e o denominador tem
, a unidade de
é
Assim, escrevendo com notação:
Passo 5
Cálculo da velocidade para
usando a lei e
médio encontrado.
- Calcular o produto das concentrações com as potências:
Cálculos:
- Multiplicar por
:
Arredondando de forma coerente com os dados experimentais, obtemos
Resposta
(a)
(b) Ordem da reação:
.
(c) Constante de velocidade:
(d) Velocidade para
: