Num pequeno reator equipado com um medidor sensível de pressão é colocada uma mistura de
de reagente A e
de inerte a 1 atm de pressão. A operação é efetuada a
, temperatura suficientemente baixa para que não haja reação apreciável. A temperatura é elevada rapidamente a
, sendo obtidas as leituras constantes da tabela a seguir. A equação estequiométrica é
. Passado um certo período, as análises demonstraram não haver presença de A. Determinar a equação de velocidade nas unidades mols, litros e minutos que melhor se ajuste aos dados obtidos.
(min)
0,5
1
1,5
2
3
4
5
6
7
8
(atm)
1,5
1,65
1,76
1,84
1,95
2,025
2,08
2,12
2,15
2,175
|
0,5 | 1 | 1,5 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|
1,5 | 1,65 | 1,76 | 1,84 | 1,95 | 2,025 | 2,08 | 2,12 | 2,15 | 2,175 |
Passo 1
O enunciado descreve a reação gasosa
num reator de volume constante contendo também um inerte. Mede‐se a pressão total
a
. Inicialmente, à
e
,atm, a mistura era
em mol de
e
de inerte. Ao aquecer rápido a
, a pressão sobe sem haver reação, depois a reação aumenta ainda mais
. Nosso objetivo é achar a lei de velocidade diferencial do tipo
em unidades de mol/L e min.
Passo 2
Calcular a pressão inicial imediatamente após o aquecimento (antes de a reação começar). Usando a lei dos gases ideais para volume constante:
As pressões parciais iniciais a
são
Passo 3
Quando a reação avança em
(mol de
consumido), as variações de pressão parcial são
logo a pressão total aumenta em
Assim, para cada medida
temos
Passo 4
Calculamos
para cada tempo e avaliamos os ajustes de primeira e segunda ordem:
t (min) : P(t) (atm) : (atm) :
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
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:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
t (min) : P(t) (atm) :
O gráfico de
versus
é aproximadamente linear, enquanto
versus
mostra curvatura. Isso indica cinética de primeira ordem, ou seja
Passo 5
A constante
obtém-se como inclinação de
versus
:
Como
, isso se transfere diretamente para concentração:
Resposta
A reação é de primeira ordem em
e a lei de velocidade, em unidades de mol L
min
, é