Considere a combustão do gás hidrogênio:
.
Se o hidrogênio estiver em combustão com velocidade de
, qual a velocidade de consumo de oxigênio e qual a velocidade de formação de vapor de água?
Passo 1
Enunciado e dados importantes (o que se pede).
Temos a combustão
Temos a combustão
O enunciado diz que o hidrogênio está sendo consumido com velocidade de
. As perguntas são:
- Qual a velocidade de consumo do
? - Qual a velocidade de formação do vapor de
?
Observações sobre o dado: quando dizem “velocidade de consumo de
=
”, isso significa que a quantidade de
diminui a uma razão de
. Em notação de derivadas, isto é
(o sinal negativo indica consumo).
Passo 2
Conceito-chave: relação estequiométrica entre taxas.
Para uma reação balanceada genérica, a variação de número de mols de cada espécie relaciona-se a uma única taxa de reação (positiva para a reação direta) por
Para uma reação balanceada genérica, a variação de número de mols de cada espécie relaciona-se a uma única taxa de reação
onde:
-
é a taxa de variação do número de mols da espécie (mol/s), positiva se aumenta, negativa se diminui; -
é o coeficiente estequiométrico algébrico da espécie : negativo para reagentes, positivo para produtos (por exemplo, para aqui ); -
é a velocidade da reação (mol de “reação” por segundo), um número positivo se a reação vai para a direita.
Isso permite transformar um único dado sobre uma espécie em taxas para todas as outras através dos coeficientes estequiométricos.
Passo 3
Aplique a fórmula ao caso concreto. Para
temos os coeficientes algébricos:
,
,
. Portanto as relações são
Passo 4
Determinar
a partir do dado de
.
O enunciado dá . Usando
, temos
O enunciado dá
Isolando
:
Interpretação: a “velocidade da reação” é
(ou seja,
mol de reação por segundo estão ocorrendo).
Passo 5
Calcular as outras taxas usando
.
Para o oxigênio:
Para o oxigênio:
O sinal negativo significa que o
está sendo consumido; a velocidade de consumo (em valor absoluto) é
.
Para a água:
O sinal positivo mostra que a água está sendo formada; a velocidade de formação é
.
Dica prática (atalho mental): os coeficientes mostram proporções diretas. Como a razão estequiométrica entre
e
é
, a taxa de consumo de
é metade da de
. Como a razão entre
consumido e
formado é
, essas taxas têm o mesmo valor absoluto.
Resposta
Velocidade de consumo de
:
Velocidade de formação de :
Velocidade de formação de