Quando o ar de uma cidade está muito poluído, várias reações químicas podem ocorrer na atmosfera do local. Uma delas é a reação entre o dióxido de nitrogênio e o ozônio, que forma trióxido de nitrogênio e gás oxigênio, como na equação a seguir:
Utilizando os dados a seguir para a equação fornecida, determine a expressão da velocidade e o valor da constante da velocidade desse processo:
Concentração inicial de
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Concentração inicial de
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Velocidade inicial <br> (mol.L.s) |
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Passo 1
Beleza, aqui a ideia é achar a lei de velocidade da reação
ou seja, algo do tipo
Pra isso precisamos usar os dados das três experiências (concentrações iniciais e velocidade inicial) e descobrir os expoentes m e n (ordens parciais) e depois encontrar o valor de k (constante de velocidade). Vamos precisar do conceito de “comparar experimentos mantendo uma variável fixa” para achar cada expoente.
Passo 2
Escreve a forma geral da lei de velocidade:
Aqui m é a ordem em relação a NO₂ e n a ordem em relação a O₃. Para achar m e n, vamos dividir velocidades de dois experimentos em que só uma concentração muda.
Passo 3
Comparando Exp. 1 e Exp. 2:
- Em 1:
M, M, . - Em 2:
M (mesmo), M (dobrou), (dobrou).
Como
ficou igual, o fator que muda é só
:
Logo,
Passo 4
Agora acha m comparando Exp. 1 e Exp. 3:
- Em 1:
, , . - Em 3:
(metade), (dobrou), (igual).
Agora tanto NO₂ quanto O₃ mudam, mas já sabemos
, então:
Mas
, então
Passo 5
Agora que
e
, a lei de velocidade é
Para achar
$$k = \frac{v_1}{[\mathrm{NO_2}]_1,[\mathrm{O_3}]_1}
= \frac{6{,}6\times10{-2}}{(1{,}5\times10{-4})(3{,}0\times10^{-5})}
= \frac{6{,}6\times10{-2}}{4{,}5\times10{-9}}
= \frac{6{,}6\times10{-2}}{4{,}5\times10{-9}}
\approx 1{,}47\times10{7};\mathrm{L,mol{-1},s^{-1}}.$$
Resposta
Lei de velocidade:
Constante de velocidade: