Dados os seguintes valores de concentração e velocidade de uma reação qualquer:
([\mathrm{A}] \mathrm{mol} / \mathrm{L})
([\mathrm{B}] \mathrm{mol} / \mathrm{L})
(\mathrm{v}(\mathrm{mol} / \mathrm{L} / \mathrm{s}))
0,100
0,100
(1,5 \times 10^{-3})
0,100
0,200
(3,0 \times 10^{-3})
0,200
0,200
(6,0 \times 10^{-3})
A ordem da reação e a constante de velocidade são, respectivamente:
◯ a. primeira ordem e (\mathrm{k}=0,15 \mathrm{~L} / \mathrm{mol} / \mathrm{s})
◯ b. segunda ordem e (\mathrm{k}=0,15 \mathrm{~L} / \mathrm{mol} / \mathrm{s})
◯ C. primeira ordem e (\mathrm{k}=0,30 / \mathrm{s})
◯ d. terceira ordem e (\mathrm{k}=1,5 \mathrm{~L}^{2} / \mathrm{mol}^{2} / \mathrm{s})
◯ e. segunda ordem e (\mathrm{k}=0,015 \mathrm{~L} / \mathrm{mol} / \mathrm{s})
| ([\mathrm{A}] \mathrm{mol} / \mathrm{L}) | ([\mathrm{B}] \mathrm{mol} / \mathrm{L}) | (\mathrm{v}(\mathrm{mol} / \mathrm{L} / \mathrm{s})) |
| 0,100 | 0,100 | (1,5 \times 10^{-3}) |
| 0,100 | 0,200 | (3,0 \times 10^{-3}) |
| 0,200 | 0,200 | (6,0 \times 10^{-3}) |
◯ a. primeira ordem e (\mathrm{k}=0,15 \mathrm{~L} / \mathrm{mol} / \mathrm{s})
◯ b. segunda ordem e (\mathrm{k}=0,15 \mathrm{~L} / \mathrm{mol} / \mathrm{s})
◯ C. primeira ordem e (\mathrm{k}=0,30 / \mathrm{s})
◯ d. terceira ordem e (\mathrm{k}=1,5 \mathrm{~L}^{2} / \mathrm{mol}^{2} / \mathrm{s})
◯ e. segunda ordem e (\mathrm{k}=0,015 \mathrm{~L} / \mathrm{mol} / \mathrm{s})
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado nos dá e o que ele pede.
-
Dados experimentais (peguei estes valores do enunciado):
- Experimento 1:
- Experimento 2:
- Experimento 3:
- Experimento 1:
-
O enunciado pede:
- Determinar a ordem da reação (ordem total) — ou seja, a soma dos expoentes na lei de velocidade.
- Determinar a constante de velocidade
. - Escolher qual alternativa (a)-(e) está correta.
Passo 2
Explicando a forma geral que usamos aqui (a “lei de velocidade”).
- Para reações elementares estudadas por este tipo de experimento, a velocidade costuma obedecer a uma lei do tipo:
onde:
-
é a velocidade da reação (unidade: ), -
é a constante de velocidade (unidade depende de ), -
é a ordem da reação em relação a , -
é a ordem da reação em relação a . - A ordem total da reação é
. - Estratégia prática para determinar
e : comparar experimentos onde uma concentração varia e a outra é mantida constante — assim isolamos o expoente desejado.
Passo 3
Determinar a ordem em relação a
mantendo
constante (comparando Experimento 1 e 2).
- Nos experimentos 1 e 2
é o mesmo ( ), então a variação de vem só de . - Escrevendo a razão das velocidades:
- Substituindo os valores (peguei os números da tabela):
- Logo
- Interpretação: a reação é de primeira ordem em relação a
.
Passo 4
Determinar a ordem em relação a
mantendo
constante (comparando Experimento 2 e 3).
- Nos experimentos 2 e 3
é o mesmo ( ), então a variação de vem só de . - Escrevendo a razão:
- Substituindo os valores (peguei os números da tabela):
- Logo
- Interpretação: a reação é de primeira ordem em relação a
.
Passo 5
Concluir a ordem total da reação.
- Como
e , a ordem total é
- Em palavras: a reação é de segunda ordem no total (primeira em
e primeira em ).
Passo 6
Calcular a constante de velocidade
.
- Usamos a lei de velocidade com os expoentes já determinados:
- Despejando
:
- Usando os valores do Experimento 1 (peguei estes números da tabela):
- Unidades de
: . Portanto
- Verificação rápida (opcional): usando o Experimento 2
confirma o mesmo valor.
Passo 7
Resumo do que encontramos (sem escolher ainda a alternativa): a reação é de ordem total
(primeira em
e primeira em
) e a constante é
. Força aí — já chegamos na resposta correta.
Resposta
b. segunda ordem e