Considere a reaçio e a tabela abaixo para responder às questōes de Cinética Quimica.
BF3(g)+NH3(g) F2 BNH3(g)
Experimento cccc Experimento & $[BF3](M)$ & $[N H3](M)$ & Velocidade inicial (M/s) 1 & 0,250 & 0,250 & 0,2130 2 & 0,250 & 0,125 & 0,1065 3 & 0,200 & 0,100 & 0,0682 4 & 0,350 & 0,100 & 0,1193 hline 5 & 0,175 & 0,100 & 0,0596 Velocidade inicial (M/s)
1 0,250 0,250 0,2130
2 0,250 0,125 0,1065
3 0,200 0,100 0,0682
4 0,350 0,100 0,1193
5 0,175 0,100 0,0596
Qual é a lei de velocidade da reação?

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma reação química:
BF3(g) + NH3(g) F2BNH3(g)
E uma tabela com diferentes experimentos onde foram variadas as concentrações de BF3 e NH3, medindo a velocidade inicial da reação em cada caso. Nosso desafio aqui é descobrir qual é a lei de velocidade dessa reação. Ou seja, queremos encontrar uma equação que relacione as concentrações dos reagentes com a velocidade da reação.
Vamos precisar entender um pouco sobre cinética química, que é o estudo das velocidades das reações químicas e dos fatores que as influenciam. Especificamente, vamos usar os dados experimentais para determinar como cada reagente influencia na velocidade da reação.

Passo 2

Primeiro, temos que lembrar que a lei de velocidade geral tem a forma:
Velocidade = k cdot [BF3]^m cdot [NH3]^n
Aqui, k é a constante de velocidade, e m e n são as ordens da reação em relação a BF3 e NH3, respectivamente. Nosso objetivo é descobrir os valores de m e n.

Passo 3

Vamos começar determinando a ordem da reação em relação a NH3. Para isso, vamos comparar os experimentos que variam a concentração de NH3 mantendo a de BF3 constante.
Comparando o Experimento 1 e o Experimento 2:
  • [BF3] = 0,250 , M (constante)
  • [NH3] passa de 0,250 M para 0,125 M (reduz pela metade)
  • Velocidade passa de 0,2130 M/s para 0,1065 M/s (também reduz pela metade)
Então, quando a concentração de NH3 é reduzida pela metade, a velocidade também é reduzida pela metade. Isso sugere que a ordem da reação em relação a NH3 ( n) é 1, porque a velocidade muda proporcionalmente à concentração.
Velocidade2Velocidade1 = ([NH3]2[NH3]1)^n implies 0,10650,2130 = (0,1250,250)^n implies 12 = (12)^n
Isso só acontece se n = 1.

Passo 4

Agora, vamos descobrir a ordem em relação a BF3, ou seja, o valor de m. Para isso, vamos comparar os experimentos que variam a concentração de BF3 mantendo a de NH3 constante.
Comparando o Experimento 3 e o Experimento 5:
  • [NH3] = 0,100 , M (constante)
  • [BF3] passa de 0,200 M para 0,175 M
  • Velocidade passa de 0,0682 M/s para 0,0596 M/s
Vamos calcular a razão das velocidades e das concentrações:
Velocidade5Velocidade3 = ([BF3]5[BF3]3)^m implies 0,05960,0682 = (0,1750,200)^m
Calculando os valores:
0,05960,0682 approx 0,873 e 0,1750,200 = 0,875
A razão das velocidades é praticamente igual à razão das concentrações, o que sugere que m = 1.

Passo 5

Agora que já sabemos que m = 1 e n = 1, podemos escrever a lei de velocidade da reação:
Velocidade = k cdot [BF3]^1 cdot [NH3]^1 = k cdot [BF3] cdot [NH3]

Resposta

A lei de velocidade da reação é:
Velocidade = k cdot [BF3] cdot [NH3]

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