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.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que o exercício está pedindo. A gente tem uma reação química:
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:
-
Taxa de desaparecimento dos reagentes: isso significa como a concentração dos reagentes (H₂ e O₂) está diminuindo ao longo do tempo.
-
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:
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:
Os coeficientes na equação balanceada determinam as proporções das taxas de desaparecimento dos reagentes e de formação dos produtos.