Escreva a equação de velocidade para os seguintes processos elementares:
produtos;
Passo 1
O enunciado dá uma única reação elementar e pede que eu escreva a equação de velocidade correspondente:
- Reação dada:
produtos. - O que é pedido: escrever a lei de velocidade para esse processo elementar (ou seja, a expressão que relaciona a velocidade da reação com as concentrações dos reagentes).
Passo 2
Entender o que significa “processo elementar” (explicação didática).
- Um processo elementar ocorre em um único passo molecular: as partículas que aparecem no lado dos reagentes da equação química colidem e reagem diretamente, sem intermediários.
- Para um processo elementar, a forma da lei de velocidade é determinada diretamente pela estequiometria desse passo único. Em outras palavras, se na etapa elementar aparecem uma molécula de
e uma de , então a velocidade depende da probabilidade dessas duas estarem presentes ao mesmo tempo e colidindo. - Essa quantidade de partículas presentes é medida pelas concentrações
e . Para cada molécula reagente que aparece na etapa elementar, a lei de velocidade ganha um fator da concentração dessa espécie.
Passo 3
Escrever a lei de velocidade para a reação
produtos.
- Como a etapa elementar envolve uma molécula de
e uma de , a dependência é multiplicativa em e . - A forma geral é
onde:
-
é a velocidade da reação (por exemplo, variação da concentração de um reagente ou produto por unidade de tempo, com sinal adequado), -
é a constante de velocidade (ou constante de taxa) para esse processo elementar, -
e são as concentrações molares de e (por exemplo em ).
Passo 4
Interpretação do que essa lei significa em termos de ordens e dependência.
- Ordem em relação a
: primeiro ordem, porque a velocidade é proporcional a (expoente ). - Ordem em relação a
: primeiro ordem, porque a velocidade é proporcional a (expoente ). - Ordem total da reação: segunda ordem (soma dos expoentes
).
Passo 5
Unidades da constante de velocidade
e por que importam.
- A unidade de
depende da ordem global da reação. Para uma reação de segunda ordem (como aqui), a unidade de é inversa à concentração vezes tempo. Com concentração em mol·L^{-1} e tempo em s, as unidades são
- Explicação intuïtiva: como
tem unidade de e , reordenando obtém-se as unidades de .
Passo 6
Breve comentário sobre origem física e verificação experimental (útil para prova).
- Fisicamente, a forma
vem da ideia de que a frequência de colisões reativas é proporcional ao produto das concentrações (mais moléculas de e → mais colisões). - Experimentalmente, para verificar que a lei é dessa forma mede-se velocidades iniciais variando
e independentemente: se duplicar mantendo fixo dobra , e o mesmo ocorre para , isso confirma as ordens 1 em cada reagente.
Passo 7
Exemplo numérico rápido (para treinar aplicar a fórmula).
- Suponha
, e . Então
- Isso mostra como calcular a velocidade na prova: multiplicar
pelas concentrações conforme a lei.