Para cada uma das seguintes reações em fase gasosa, indique como a velocidade de desaparecimento de cada reagente está relacionada à velocidade de aparecimento de cada produto:
Passo 1
O enunciado dá a reação em fase gasosa
e pede: indicar como a velocidade de desaparecimento de cada reagente está relacionada à velocidade de aparecimento de cada produto.
Informações relevantes fornecidas:
- A estequiometria da reação é
mols de consumidos para formar mol de e mol de . - A questão trata de velocidades (taxas) de variação das concentrações (ou pressões parciais) dos participantes com o tempo.
Passo 2
Definição geral e convenção de sinais.
- Vou usar
para indicar a concentração (por exemplo em ) da espécie ou, se preferir, pode-se interpretar como pressão parcial — a forma das relações estequiométricas é a mesma. - Por convenção, a velocidade da reação
é definida como uma quantidade positiva que mede a taxa de consumo/produção por unidade estequiométrica. Para uma reação geral
a definição é
- Explicando a fórmula:
é a derivada temporal da concentração de (negativa se está sendo consumido). O fator transforma essa taxa em uma taxa positiva por “mol por unidade estequiométrica”. O mesmo raciocínio vale para os demais termos, com sinal positivo para produtos.
Passo 3
Aplicando a definição geral à reação dada.
Para
temos
para
,
para
e
para
. Pela definição:
Isto significa, explicitando as relações entre as derivadas:
Passo 4
Interpretação prática e exemplo numérico (para fixar a ideia).
- Interpretação: quando
diminui numa certa taxa, cada produto ( e ) aumenta à metade dessa taxa, porque são formados 1 mol de cada produto para cada 2 mols de consumidos. - Exemplo numérico: se
está decrescendo a (ou seja ), então
e o mesmo para
.
Passo 5
Observações finais e lembretes úteis.
- As relações acima valem independentemente do mecanismo microscópico; são consequência imediata da estequiometria e da definição de velocidade da reação.
- Se for medida pressão parcial em vez de concentração, substitua
por nas mesmas fórmulas e as relações continuam válidas. - Mantenha a convenção de sinais: consumos aparecem com derivadas negativas e o fator
coeficiente corrige isso para uma velocidade positiva.