Qual é a ordem da reação de formação de água a partir do hidrogênio e oxigênio?
Passo 1
O enunciado dá a reação
e pergunta: “Qual é a ordem da reação de formação de água a partir do hidrogênio e oxigênio?”
Informações relevantes fornecidas: os coeficientes estequiométricos dos reagentes são para
e
para
. Não há mais dados experimentais no enunciado sobre velocidades ou mecanismos.
Informações relevantes fornecidas: os coeficientes estequiométricos dos reagentes são
Passo 2
O que significa “ordem da reação” e como a representamos matematicamente?
- A lei de velocidade (ou taxa) de uma reação é uma expressão que relaciona a velocidade instantânea da reação
com as concentrações dos reagentes. A forma genérica para dois reagentes e é
onde:
-
é a velocidade da reação (por exemplo, variação de concentração por tempo), -
é a constante de velocidade (depende de temperatura, unidade depende da ordem), -
e são concentrações molares dos reagentes, -
é a ordem parcial em relação a (expoente da concentração de ), -
é a ordem parcial em relação a . - A ordem global (ou total) da reação é a soma dos expoentes:
Explicando: os expoentes
e
indicam como a velocidade varia quando se muda a concentração de cada reagente. Esses expoentes são, em geral, determinados experimentalmente.
Passo 3
Conceito importante: molecularidade (de uma etapa elementar) versus ordem (da lei de velocidade).
- Se uma reação é elementar (ou seja, ocorre numa única colisão/etapa), então a lei de velocidade pode ser escrita diretamente a partir da sua equação elementar: os expoentes são iguais aos coeficientes estequiométricos dos reagentes nessa etapa. A molecularidade é o número de moléculas que colidem simultaneamente nessa etapa.
- No entanto, muitas reações macroscópicas ocorrem por um mecanismo com várias etapas elementares; aí a lei de velocidade pode ter expoentes diferentes dos coeficientes estequiométricos. Nesses casos, a ordem real só pode ser obtida experimentalmente ou derivada do mecanismo assumido.
Passo 4
Aplicando a hipótese de que a reação dada é elementar (hipótese padrão em exercícios básicos):
- Se a reação for uma única etapa elementar, a lei de velocidade tem os expoentes iguais aos coeficientes dos reagentes na equação. Assim escrevemos:
- Os expoentes são
para e para . Portanto a ordem global é a soma:
Passo 5
Interpretação e observação prática (o que levar para a prova):
- Regra prática para exercícios: se o enunciado não diz nada sobre mecanismo nem fornece dados experimentais e pede a “ordem” assumida, normalmente assume-se que a reação é elementar e se soma os coeficientes dos reagentes. Nesse caso, resposta: terceira ordem.
- Atenção: na realidade química (por exemplo, a combustão do hidrogênio com oxigênio) o processo é complexo, passa por radicais e etapas distintas, e a lei de velocidade real pode ser diferente da expressão elementar. Em provas, porém, siga a indicação acima salvo se o enunciado disser o contrário ou der dados experimentais.
Resposta
Terceira ordem, com lei de velocidade assumida (elementar)
.