A partir reação química abaixo e dos dados experimentais de concentração e tempo do reagente
, determine a velocidade média desse reagente dos itens a seguir.
Tempo
(
mathbf{h})
Concentração de
0
1,40
1
1,08
2
0,80
3
0,59
4
0,34
5
0,19
6
0,14
7
0,10
8
0,08
Velocidade média durante o tempo das 5 primeiras horas de reação.
|
|
|||||
| 0 | 1,40 | |||||
| 1 | 1,08 | |||||
| 2 | 0,80 | |||||
| 3 | 0,59 | |||||
| 4 | 0,34 | |||||
| 5 | 0,19 | |||||
| 6 | 0,14 | |||||
| 7 | 0,10 | |||||
| 8 | 0,08 |
Passo 1
O enunciado pede a velocidade média do reagente
durante as primeiras 5 horas de reação, dado o seguinte balanceamento e os dados experimentais:
Reação:
Dados (retirados da tabela do enunciado):
Pergunta clara: calcular a velocidade média do reagente
no intervalo de
a
h.
Passo 2
O que é “velocidade média” de consumo de um reagente e como calcular? Vou explicar devagarinho, como se fosse a primeira vez.
Definição (convenção usada aqui): a velocidade média de desaparecimento de uma espécie química
num intervalo de tempo é
Explicando cada termo:
-
é a concentração da espécie (aqui ), em . -
é a variação de concentração no intervalo, isto é . -
é o tempo decorrido, , em horas aqui. - O sinal negativo na frente serve para tornar a velocidade uma quantidade positiva quando a concentração do reagente diminui (já que
será negativa para um reagente consumido).
Observação sobre outra convenção: às vezes em cinética define-se a “velocidade da reação” dividindo pela estequiométrica, por exemplo
porque a estequiometria tem fator
. Mas como a pergunta pediu a velocidade média “desse reagente”, é mais direto usar a velocidade de desaparecimento de
definida acima. Se precisar, mostro a outra convenção depois.
Passo 3
Calcular as variações necessárias usando os dados:
Variação de concentração de
no intervalo
a
h:
Variação de tempo:
Passo 4
Aplicar a fórmula da velocidade média de desaparecimento:
Fazendo a divisão:
Portanto
Passo 5
Interpretação e nota final: isso significa que, em média, a concentração de
diminuiu a uma taxa de
a cada hora, durante as primeiras 5 horas. Se alguém pedir a “velocidade da reação” usando a convenção com a estequiometria (
), o valor seria a metade:
. Mas a resposta pedida para o reagente em si é o valor calculado acima — e você agora sabe o porquê do sinal negativo e do motivo de usar o menos na fórmula. Força aí, você consegue!