Exercício 4 - Para concentrações iniciais de A e B iguais a 1,0 molar, trace o gráfico esquemático da concentrações em função do tempo de cada espécie presente nas reações abaixo:
Passo 1
O enunciado pede um esboço esquemático de concentrações versus tempo para a reação
com condições iniciais
e
.
O conteúdo principal é usar a noção de extensão de reação e as relações estequiométricas para determinar como cada concentração varia até o reagente limitante se esgotar.
O conteúdo principal é usar a noção de extensão de reação
Passo 2
Definimos a extensão de reação
em mol/L tal que, a qualquer instante
,
A reação termina quando o reagente limitante se esgota. Aqui,
é consumido mais rápido (coeficiente 2), então ele será limitante.
Passo 3
Para esgotar
basta achar
tal que
:
Substituindo em
e
, obtemos as concentrações finais:
Passo 4
Como o enunciado não fornece lei cinética explícita, no gráfico esquemático basta mostrar curvas monotonamente decrescentes para
e
(com
caindo duas vezes mais rápido, em termos estequiométricos) e crescente para
. Todas elas chegam a seus valores finais exatamente em
, quando
.
Passo 5
Esboço do gráfico (eixo horizontal: tempo
, eixo vertical: concentração
):
- Curva de
: inicia em , decresce mais acentuadamente e atinge zero em . - Curva de
: inicia em , decresce menos acentuadamente e atinge em . - Curva de
: inicia em , cresce suavemente e atinge em .
Resposta
Esquema qualitativo:
(i)
: reta/curva decrescente de
.
(ii) : reta/curva decrescente de
menos íngreme que
.
(iii) : reta/curva crescente de
.
(ii)
(iii)