1 ( 2,0 pontos) - A reação
foi acompanhada a
. Os dados das velocidades iniciais para diferentes experimentos com concentrações iniciais de A e B são mostrados abaixo.
5
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
Os dados de
e
estão em
e foram obtidos para
;
e
.
a) Determine a ordem de reação e a constante de velocidade para a reação.
b) Considerando o experimento realizado, qual seria a velocidade esperada para um experimento em que
e a
?
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4 | 4 | 4 |
a) Determine a ordem de reação e a constante de velocidade para a reação.
b) Considerando o experimento realizado, qual seria a velocidade esperada para um experimento em que
Passo 1
O enunciado pede duas coisas:
- Determinar a ordem da reação em relação a
e em relação a , e a constante de velocidade. - Prever a velocidade inicial para um experimento com
e .
As informações dadas (peguei os números da tabela do enunciado) são, para cada
as velocidades iniciais
(com
),
(com
) e
(com
):
Não começo a resolver aqui; apenas identifiquei o que é pedido e listei os dados.
Passo 2
Modelo geral e definição das variáveis (aulas rápidas):
A forma usual da lei de velocidade admitida para esta reação é
A forma usual da lei de velocidade admitida para esta reação é
onde:
-
é a velocidade inicial (unidade ); -
é a constante de velocidade (unidade depende de ); -
é a ordem em relação a ; -
é a ordem em relação a .
Método que vamos usar: método das velocidades iniciais (comparar pares de experimentos onde uma concentração se mantém igual e a outra varia), porque com isso podemos isolar o expoente de interesse.
Passo 3
Determinar
(ordem em relação a
) usando experimento em que
é constante.
Escolho comparar duas linhas da tabela com a mesma coluna (mesmo ). Ex.: coluna
tem
. Para
e
temos as velocidades
e
.
Escolho comparar duas linhas da tabela com a mesma coluna (mesmo
Formulo a razão usando a lei de velocidades:
Passo 4
Calcular
explicitamente:
Substituo os números na expressão do passo anterior:
Substituo os números na expressão do passo anterior:
O lado esquerdo vale aproximadamente
e o lado direito é
. Logo
Posso checar com outro par (por exemplo
e
na mesma coluna) e obtenho o mesmo resultado — confirma que
.
Passo 5
Determinar
(ordem em relação a
) usando experimento com
constante.
Escolho a linha onde . As velocidades nessa linha são:
para
,
para
,
para
.
Escolho a linha onde
Usamos a razão entre duas delas, por exemplo entre
e
:
Passo 6
Calcular
explicitamente:
Substituo números:
Substituo números:
O lado esquerdo vale aproximadamente
e o lado direito é
. Então
Tomando logaritmo ou reconhecendo aproximação, fica claro que
(pois
, muito próximo de
). Checando com a razão entre
e
:
e
dá
. Portanto
.
Passo 7
Resumo do resultado parcial e ordem global:
Achamos e
. A ordem da reação em relação a
é 1, em relação a
é 1, e a ordem total é
.
Achamos
Passo 8
Determinar a constante de velocidade
.
Agora que sabemos a lei , isolamos
:
Agora que sabemos a lei
Escolho um experimento da tabela (qualquer um funciona). Uso, por exemplo,
,
e
. Então
Passo 9
Cálculo numérico e unidades de
:
Calculo:
Calculo:
Logo
.
Unidades: como
tem unidade
e
tem unidade
, a unidade de
é
Verificação rápida: se usar outro ponto da tabela (por exemplo
), dá
mesmo valor dentro do arredondamento — consistente.
Passo 10
Prever a velocidade para
e
.
Usamos com
:
Usamos
Calculo interno:
. Então
Resposta
(a) Ordem em
:
.
(a) Ordem em :
.
(a) Ordem total: .
(a) Constante de velocidade: .
(b) Velocidade prevista: .
(a) Ordem em
(a) Ordem total:
(a) Constante de velocidade:
(b) Velocidade prevista: