Para cada uma das reações a seguir, como você expressaria a velocidade da reação, em termos do desaparecimento dos reagentes e do aparecimento dos produtos? Preveja o papel dos coeficientes na equação global balanceada para a determinação das velocidades relativas de desaparecimento dos reagentes e formação dos produtos.
2 H2+O2 stackrelrightharpoonsrightarrows 2 H2 O

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que o exercício está pedindo. A gente tem uma reação química:
2 H2 + O2 rightharpoons 2 H2O
O que a gente precisa fazer é expressar a velocidade dessa reação de duas formas: olhando como os reagentes (H₂ e O₂) estão desaparecendo e como os produtos (H₂O) estão se formando. Além disso, precisamos entender como os coeficientes na equação balanceada nos ajudam a determinar essas velocidades relativas. Vamos usar conceitos de cinética química para resolver isso.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que a velocidade de uma reação química pode ser expressa de duas formas principais:
  1. Taxa de desaparecimento dos reagentes: isso significa como a concentração dos reagentes (H₂ e O₂) está diminuindo ao longo do tempo.
  2. Taxa de formação dos produtos: isso indica como a concentração dos produtos (H₂O) está aumentando ao longo do tempo.
Para relacionar essas taxas, usamos os coeficientes estequiométricos da equação balanceada.

Passo 3

Vamos analisar os reagentes:
  • H₂: O coeficiente é 2. Isso significa que para cada 2 moléculas de H₂ que reagem, a velocidade da reação está relacionada a essa quantidade.
  • O₂: O coeficiente é 1. Então, a taxa de desaparecimento de O₂ está diretamente relacionada a esse valor.
Para os produtos:
  • H₂O: O coeficiente é 2. Assim, a formação de H₂O acontece nessa proporção.

Passo 4

Agora, vamos expressar a velocidade da reação em termos das taxas de desaparecimento dos reagentes e de formação dos produtos.
A velocidade $ r $ pode ser escrita da seguinte forma:
r
Aqui está o que cada parte significa:
  • $ -\frac{1}{2} \frac{d[\mathrm{H}_{2}]}{dt} $: A taxa de desaparecimento de H₂ é dividida por 2 porque usamos o coeficiente 2 na equação balanceada.
  • $ -\frac{d[\mathrm{O}_{2}]}{dt} $: A taxa de desaparecimento de O₂ é usada diretamente porque seu coeficiente é 1.
  • $ \frac{1}{2} \frac{d[\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}]}{dt} $: A taxa de formação de H₂O é dividida por 2, novamente devido ao coeficiente 2.

Resposta

A velocidade da reação pode ser expressa por:
r = -12 d[H2]dt = -d[O2]dt = 12 d[H2O]dt
Os coeficientes na equação balanceada determinam as proporções das taxas de desaparecimento dos reagentes e de formação dos produtos.

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