(Chang, 2010) - A seguinte reação foi estudada em fase gasosa a
pelo registro da variação da pressão em função do tempo em um recipiente de volume constante:
Tempo
0
15,76
181
18,88
513
22,79
1164
27,08
A partir dos resultados apresentados na tabela, em que P é a pressão total, determine a ordem da reação e a constante de velocidade.
| Tempo
|
|
| 0 | 15,76 |
| 181 | 18,88 |
| 513 | 22,79 |
| 1164 | 27,08 |
Passo 1
O enunciado dá a reação gasosa
em volume constante a
C e fornece a pressão total
em função do tempo. Queremos determinar a ordem da reação em
e a constante de velocidade
. Como a produção de
altera o número de mols totais, usaremos a relação entre a pressão parcial de
,
, e a pressão total
para testar as leis de velocidade de ordem zero, um e dois.
Passo 2
Relacionamos
e
. Inicialmente só há
à pressão
mmHg. Se no tempo
reagiram
mols de
, os mols totais passam de
para
, de modo que
Como
, obtemos
Passo 3
Calculamos
para cada ponto:
t (s) |
(mmHg) |
(mmHg)
0 | 15,76 | | 18,88 |
| 22,79 |
| 27,08 | 4,44
0 | 15,76 |
Passo 4
Testamos ordem zero em
: para reação zero ordem seria
, ou seja
vs.\
deve ser reta de declive constante. Mas os declives médios entre intervalos
,
,
variam sensivelmente (−0,0172; −0,0118; −0,0066 mmHg/s), logo não se ajusta a ordem zero.
Passo 5
Testamos ordem um em
: para reação de primeira ordem
ou seja
vs.\
deve ser reta. Calculando
vemos que esses pontos alinham-se bem e o declive médio é
Isso indica reação de primeira ordem com
.
Passo 6
Para conferência, testar segunda ordem daria relação
mas os declives obtidos em
vs.\
são muito diferentes entre si, descartando segunda ordem.
Resposta
Ordem da reação: 1ª ordem.
Constante de velocidade: .
Constante de velocidade: