Complete as afirmações seguintes, relativas à produção de amônia pelo processo Haber, cuja reação total é
A velocidade de formação de
é
vezes a velocidade de desaparecimento de
.
A velocidade de formação de
Passo 1
O enunciado dá a reação global
e pede: completar a frase “A velocidade de formação de
é
vezes a velocidade de desaparecimento de
.”
Informações relevantes fornecidas:
Informações relevantes fornecidas:
- Coeficientes estequiométricos:
tem coeficiente , tem coeficiente e tem coeficiente . - Quer-se a relação entre a velocidade de formação de
(taxa de aparecimento) e a velocidade de desaparecimento de (taxa de consumo).
Passo 2
Definição e convenção de sinais para velocidades de reação: para uma reação genérica
define-se a velocidade escalar da reação
pela igualdade (essa é a ferramenta padrão para ligar velocidades e estequiometria):
Explicando cada símbolo:
-
é a concentração da espécie (mol·L^{-1}), e é a sua variação temporal. - O sinal negativo em
aparece porque é negativo quando é consumido; assim a quantidade é positiva e igual à velocidade escalar . -
são os coeficientes estequiométricos das espécies na equação balanceada.
Passo 3
Aplicando essa definição à reação dada: substituindo
para
,
para
e
para
, obtemos
Da igualdade entre os dois termos centrais e direito:
Multiplicando ambos os lados por
para isolar
:
Passo 4
Interpretação em termos de velocidades positivas (magnitudes): a velocidade de desaparecimento de
é a quantidade positiva
. Da relação anterior temos
Portanto, a velocidade de formação de
é
vezes a velocidade de desaparecimento de
.
Passo 5
Exemplo numérico rápido para fixar: se
estiver desaparecendo a uma taxa de
(ou seja,
), então
Isso confirma a interpretação prática: menos moléculas de
aparecem por unidade de tempo do que moléculas de
são consumidas, na razão
.