A decomposição de
em tetracloreto de carbono acontece como segue:
A lei de velocidade é de primeira ordem em NO2. A
a constante de velocidade é de
.
a) Escreva a lei de velocidade para a reação.
b) Qual a velocidade de reação quando
?
c) O que acontece com a velocidade quando a concentração de
dobrar?
a) Escreva a lei de velocidade para a reação.
b) Qual a velocidade de reação quando
c) O que acontece com a velocidade quando a concentração de
Passo 1
O enunciado pede três coisas:
a) Escrever a lei de velocidade para a reação dada.
b) Calcular a velocidade de reação quando .
c) Explicar o que acontece com a velocidade quando a concentração de dobra.
a) Escrever a lei de velocidade para a reação dada.
b) Calcular a velocidade de reação quando
c) Explicar o que acontece com a velocidade quando a concentração de
Dados fornecidos e relevantes:
A lei de velocidade é de primeira ordem em
.
A constante de velocidade, à temperatura , é
A constante de velocidade, à temperatura
Passo 2
O que significa "primeira ordem em
" e como escrever a lei de velocidade (aulas rápidas, com carinho).
-
"Primeira ordem em
" significa que a velocidade da reação é diretamente proporcional à concentração de . Em fórmulas: a velocidade depende de como uma potência 1, ou seja . -
A forma usual e simples da lei de velocidade para essa dependência é
Nesta fórmula:
-
é a velocidade da reação, medida em (é a velocidade do processo químico, por exemplo a taxa de formação de produto por litro por segundo, ou a taxa normalizada por coeficientes estequiométricos — explico mais abaixo); -
é a constante de velocidade, que aqui vale ; -
é a concentração molar de , em . -
Observação importante sobre coeficientes estequiométricos: para a reação dada o coeficiente estequiométrico de
é . Existem duas formas equivalentes e comuns de escrever a lei: - Lei de velocidade em termos da “velocidade da reação”
:
- Lei em termos da variação temporal da concentração de
:
que é equivalente àAmbas as formas estão corretas; a escolha depende de como se define “velocidade” (se é a velocidade da reação por mol de evento reacional ou a velocidade de consumo de). Para responder (a) a forma concisa é a mais direta. - Lei de velocidade em termos da “velocidade da reação”
Passo 3
Aplicando a lei de velocidade para calcular numericamente (parte b).
Usamos a forma
. Substituindo os valores dados:
Multiplicamos:
Faço a conta passo a passo:
Multiplicando os coeficientes e somando expoentes:
logo
Arredondando a um número razoável de algarismos significativos (os dados têm 3 alg. significativos em
e 3 em
), fica:
Se, por acaso, você quisesse a taxa de consumo de
(isto é
), use a relação da stoquiometria:
ou arredondando
Passo 4
O que acontece com a velocidade quando a concentração de
dobra (parte c).
- Como a lei é
, a velocidade é diretamente proporcional à concentração. Se for multiplicada por , então
Isto é, a velocidade também dobra. Matemática simples e poderosa: para reações de primeira ordem, qualquer mudança percentual em
causa a mesma mudança percentual em
.
- Exemplo numérico com nossos valores: com
tínhamos . Se dobrarmos a concentração para ,
Passo 5
Resumo prático e motivacional (rápido, pra te deixar confiante na hora da prova).
- Para escrever a lei, memorize a estrutura: ordem 1 em A →
. Sempre indique unidades: tem unidade para reações de primeira ordem; tem unidade . - Para calcular, substitui direto e faz a multiplicação (como mostrei passo a passo).
- Para comparar efeitos de mudanças na concentração, use proporcionalidade direta para ordem 1: dobra na concentração → dobra na velocidade. Você já consegue aplicar isso rápido na prova. Vai com tudo — você consegue!
Resposta
(a)
(equivalente:
).
(b) .
(c) A velocidade dobra (fica vezes maior).
(b)
(c) A velocidade dobra (fica