5.(1,0) O mecanismo proposto para a reação de decomposição do O3 é:
l O3 xrightarrowk1 O2+O O+O2 xrightarrowk-1 O3 O3+O xrightarrowk2 2 O2
Qual a lei de velocidade obtida a partir deste mecanismo, fazendo a aproximação do estado estacionário.
a. v=k[O3]^2
b. v=k[O3]^1 / 2[O2]
c. v=k[O3][O2]
d. v=k[O3]
e. n.d.a.

Passo 1

Beleza, vamos resolver essa questão sobre a decomposição do ozônio ( O3). O que a gente precisa aqui é entender como montar a lei de velocidade para esse mecanismo químico, usando a aproximação do estado estacionário. Basicamente, vamos calcular a velocidade da reação baseada nos passos dados.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os passos do mecanismo:
  1. O3 xrightarrowk1 O2 + O
  2. O + O2 xrightarrowk-1 O3
  3. O3 + O xrightarrowk2 2 O2
Aqui, k1 e k2 são constantes de velocidade direta, e k-1 é a constante de velocidade reversa.

Passo 3

Como estamos usando a aproximação do estado estacionário, vamos assumir que a espécie intermediária O está em um estado onde sua concentração não muda muito com o tempo. Ou seja, a formação de O é igual à sua destruição.

Passo 4

Vamos escrever a equação de balanceamento para a espécie intermediária O:
Taxa de formação de O = Taxa de consumo de O
Então:
k1[O3] = k-1[O][O2] + k2[O3][O]

Passo 5

Agora, vamos resolver essa equação para [O]:
k1[O3] = [O](k-1[O2] + k2[O3])
Isolando [O]:
[O] = k1[O3]k-1[O2] + k2[O3]

Passo 6

Agora, vamos considerar que o segundo passo é um equilíbrio rápido, ou seja, . Nesse caso, podemos simplificar a expressão:
k-1[O2] gg k2[O3]

Passo 7

A velocidade da reação final é dada pelo passo que consome a espécie intermediária O, que é o terceiro passo:
v = k2[O3][O]
Substituindo [O] da equação anterior:
v = k2[O3] cdot k1[O3]k-1[O2]

Passo 8

Simplificando a expressão:
v = k1k2k-1 [O3]^2 [O2]^-1
Para simplificar, podemos redefinir k1k2k-1 como uma nova constante k, então:
v = k [O3]^2

Resposta

A lei de velocidade é v = k[O3]^2, portanto a alternativa correta é a letra a.

Exercícios relacionados