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 velocidade da reação quando
?
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 o enunciado está pedindo. A gente tem uma reação química entre BF₃ e NH₃ que forma F₂BNH₃, e várias medições de concentração dessas substâncias junto com a velocidade inicial da reação. A matéria envolvida aqui é Cinética Química, onde vamos analisar como a velocidade da reação depende das concentrações dos reagentes. Para resolver isso, vamos precisar entender a lei da velocidade e como determinar os expoentes que aparecem nela.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a velocidade da reação pode ser expressa pela lei da velocidade:
Aqui,
é a velocidade,
é a constante de velocidade, e
e
são os expoentes que mostram como cada reagente afeta a velocidade. Nosso objetivo é encontrar os valores de
,
e
.
Passo 3
Vamos começar determinando o valor de
, o expoente para
. Para isso, vamos comparar experimentos onde apenas a concentração de
muda, mantendo
constante.
Vejamos os Experimentos 1 e 2:
- Experimento 1:
M, M, M/s - Experimento 2:
M, M, M/s
Na verdade, nesses dois experimentos a concentração de
ficou a mesma, então precisamos escolher outros experimentos. Vamos comparar os Experimentos 1 e 4, onde
é constante.
- Experimento 1:
M, M/s - Experimento 4:
M, M/s
Agora, vamos usar a relação da taxa:
Substituindo os valores:
Tomando o logaritmo de ambos os lados para resolver para
:
Isso não faz sentido físico, então provavelmente escolhemos os experimentos errados para determinar
. Vamos tentar com os Experimentos 1 e 3, onde
e
mudam:
- Experimento 1:
M, M, M/s - Experimento 3:
M, M, M/s
Vamos montar a relação:
Ainda temos duas incógnitas, então precisamos de mais uma equação. Vamos agora comparar os Experimentos 1 e 5:
- Experimento 1:
M, M, M/s - Experimento 5:
M, M, M/s
Montamos a relação:
Agora temos duas equações:
Vamos dividir a equação 1 pela equação 2 para eliminar
:
Então,
.
Passo 4
Agora que sabemos que
, vamos encontrar
. Vamos usar a primeira equação:
Dividindo ambos os lados por 0,8:
Isso significa que
.
Passo 5
Agora que temos
e
, podemos escrever a lei da velocidade:
Para encontrar a constante
, vamos usar os dados de qualquer experimento. Vamos usar o Experimento 1:
Passo 6
Agora que já temos a lei da velocidade completa:
Vamos usar os valores fornecidos na questão para
M e
M:
Resposta
A velocidade da reação quando
e
é aproximadamente
.