Considere a reaçio e a tabela abaixo para responder às questōes de Cinética Quimica.
Experimento
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?
Experimento |
|
|
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 |
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma reação química:
E uma tabela com diferentes experimentos onde foram variadas as concentrações de
e
, 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:
Aqui,
é a constante de velocidade, e
e
são as ordens da reação em relação a
e
, respectivamente. Nosso objetivo é descobrir os valores de
e
.
Passo 3
Vamos começar determinando a ordem da reação em relação a
. Para isso, vamos comparar os experimentos que variam a concentração de
mantendo a de
constante.
Comparando o Experimento 1 e o Experimento 2:
-
(constante) -
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
é reduzida pela metade, a velocidade também é reduzida pela metade. Isso sugere que a ordem da reação em relação a
(
) é 1, porque a velocidade muda proporcionalmente à concentração.
Isso só acontece se
.
Passo 4
Agora, vamos descobrir a ordem em relação a
, ou seja, o valor de
. Para isso, vamos comparar os experimentos que variam a concentração de
mantendo a de
constante.
Comparando o Experimento 3 e o Experimento 5:
-
(constante) -
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:
Calculando os valores:
A razão das velocidades é praticamente igual à razão das concentrações, o que sugere que
.
Passo 5
Agora que já sabemos que
e
, podemos escrever a lei de velocidade da reação:
Resposta
A lei de velocidade da reação é: