No estudo da cinética da reação:
ocorrendo à temperatura de
, foram obtidos os dados constantes da tabela abaixo:
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0,025 | 0,01 |
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0,025 | 0,005 |
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0,0125 | 0,01 |
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Pede-se
1a) A ordem global da reação.
1b) A constante de velocidade a esta temperatura.
1a) A ordem global da reação.
1b) A constante de velocidade a esta temperatura.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício de cinética química onde precisamos descobrir a ordem global da reação e a constante de velocidade para a reação:
A gente vai usar os dados fornecidos sobre as concentrações de NO e H₂ e as velocidades iniciais da reação para resolver isso. Vamos precisar entender um pouco sobre leis de velocidade e como determinar a ordem das reações químicas.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é a ordem de uma reação. A ordem de reação indica como a velocidade da reação depende das concentrações dos reagentes. Geralmente, a taxa da reação pode ser expressa pela equação:
Onde:
- $ k $ é a constante de velocidade,
- $ m $ e $ n $ são as ordens da reação em relação ao NO e ao H₂, respectivamente.
Nosso objetivo é descobrir os valores de $ m $ e $ n $ para encontrar a ordem global da reação.
Passo 3
Vamos analisar os dados fornecidos. Temos três conjuntos de concentrações e as respectivas velocidades iniciais:
-
, , -
, , -
, ,
Vamos comparar os conjuntos para encontrar os valores de $ m $ e $ n $.
Passo 4
Primeiro, comparemos os dois primeiros conjuntos onde a concentração de NO é a mesma, mas a de H₂ muda pela metade:
Isso sugere que a taxa é diretamente proporcional a
, ou seja, $ n = 1 $.
Passo 5
Agora, vamos comparar os primeiros e terceiros conjuntos onde a concentração de H₂ é a mesma, mas a de NO muda pela metade:
Aqui, ao reduzir
pela metade, a taxa diminui para um quarto. Isso indica que a taxa é proporcional a
, ou seja, $ m = 2 $.
Passo 6
Agora que já sabemos que $ m = 2 $ e $ n = 1 $, a ordem global da reação é a soma dessas ordens:
Passo 7
Para encontrar a constante de velocidade $ k $, podemos usar qualquer um dos conjuntos de dados. Vamos usar o primeiro:
Substituindo os valores:
Resolvendo para $ k $:
Resposta
A ordem global da reação é 3 e a constante de velocidade a
é aproximadamente
.