O azometano,
, se decompõe de acordo com a equação:
Os seguintes dados foram obtidos da reação de decomposição:
Experiência
Concentração inicial
Velocidade inicial
1
2
Responda:
a) Qual a ordem da reação? (0,3 ponto)
a) Qual a equação ou lei da velocidade? ( 0,3 ponto)
b) Qual o valor da constante de velocidade? (0,4 ponto)
| Experiência |
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||||
| 1 |
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||||
| 2 |
|
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a) Qual a ordem da reação? (0,3 ponto)
a) Qual a equação ou lei da velocidade? ( 0,3 ponto)
b) Qual o valor da constante de velocidade? (0,4 ponto)
Passo 1
O enunciado dá a reação de decomposição do azometano e fornece duas medidas de concentração inicial e velocidade inicial. Vou listar claramente o que foi fornecido e as perguntas pedidas.
Dados fornecidos:
- Concentração inicial do reagente
na experiência 1: . - Velocidade inicial na experiência 1:
. - Concentração inicial do reagente na experiência 2:
. - Velocidade inicial na experiência 2:
.
Perguntas:
a) Qual a ordem da reação?
a) Qual a equação (lei) da velocidade?
b) Qual o valor da constante de velocidade?
a) Qual a ordem da reação?
a) Qual a equação (lei) da velocidade?
b) Qual o valor da constante de velocidade?
Passo 2
Entendendo a forma geral da lei de velocidade e o que cada símbolo significa.
Para uma reação em que apenas um reagente
influencia a velocidade, a lei geral é
onde:
-
é a velocidade inicial (unidade: ), -
é a constante de velocidade (unidade depende de ), -
é a concentração do reagente (aqui , unidade ), -
é a ordem da reação em relação a (número que queremos determinar).
Para determinar
usamos as duas experiências mantendo a forma
Essa relação elimina
e permite achar
.
Passo 3
Cálculo de
usando os dados fornecidos.
Calculemos as razões:
Aplicando na fórmula da razão:
Para que
temos imediatamente
Interpretação: quando a concentração dobra a velocidade dobra — comportamento típico de reação de primeira ordem em relação ao reagente.
Passo 4
Escrevendo a lei da velocidade (equação) com o valor de
e explicando unidades.
Como
, a lei da velocidade fica
Explicando: a velocidade é proporcional à concentração do reagente;
é a constante de proporcionalidade. Para reações de primeira ordem a unidade de
é
, porque
Passo 5
Cálculo numérico da constante de velocidade
. Vou usar a experiência 1 (poderia usar a 2, dará o mesmo valor).
Da lei
temos
Substituindo os valores da experiência 1:
Calculemos passo a passo:
e os expoentes em potência de 10:
Portanto
Verificação rápida com a experiência 2:
mesmo valor dentro do arredondamento.
Passo 6
Resumo e interpretação final (um empurrãozinho motivacional). Concluímos que a reação é de primeira ordem em relação ao azometano, a lei da velocidade é linear na concentração do reagente e a constante
tem valor
. Isso significa que a taxa de decomposição é proporcional à concentração do azometano e decai exponencialmente no tempo se for um processo isolado de primeira ordem (dica útil para questões de cinética envolvendo integração da lei).
Resposta
a) Ordem da reação:
.
a) Lei da velocidade: .
b) Constante de velocidade: .
a) Lei da velocidade:
b) Constante de velocidade: