O dispositivo EM413 desenvolvido pela empresa é capaz de produzir metanol (
) a partir da eletro-oxidação de metano
no ânodo de uma célula eletroquímica ao passo que o cátodo produz hidrogênio limpo a partir da redução de prótons. Considere o dispositivo como um sistema fechado, de dois compartimentos, separados por uma membrana permeável a íons, contento fio de Pt como ânodo e cátodo. Adicionalmente, considere que o anolito (eletrólito do ânodo) é composto de gás
em solução ácida e que o catolito (eletrólito do cátodo) é composto apenas por solução ácida. Considere as semirreações de redução para responder as questões seguintes.
Qual seria a unidade da constante de velocidade se reação fosse de terceira ordem?
Qual seria a unidade da constante de velocidade se reação fosse de terceira ordem?
Passo 1
O enunciado pergunta: “Qual seria a unidade da constante de velocidade se a reação fosse de terceira ordem?”
Informações relevantes dadas ou assumidas (lista clara):
Informações relevantes dadas ou assumidas (lista clara):
- A ordem global da reação é
. - A rapidez (velocidade) de reação tem unidade de concentração por tempo, tipicamente
(ou , onde significa molar = ). - Não foram dadas unidades de concentração alternativas, então usaremos as convencionais: concentração em
e tempo em .
Passo 2
Conceito-chave (explicado passo a passo): em cinética química, a lei de velocidade geral para uma reação de ordem total
pode ser escrita como
onde:
-
é a velocidade inicial da reação (unidade: ), -
é a constante de velocidade (unidade que queremos achar), -
representa termos de concentração (unidade: ), e -
é a ordem total (aqui ).
Para achar as unidades de, isolamos :
Passo 3
Agora colocamos as unidades na expressão acima. Substituindo unidades para
e para
:
Essa é a regra geral; vamos simplificar para
.
Passo 4
Colocando
e fazendo a álgebra de unidades com calma:
Calculando os expoentes:
Portanto
Passo 5
Interpretação e notação usuais: químicos costumam escrever a unidade em termos de molaridade (
). Usando isso,
para
. Essas duas formas são equivalentes porque
.