Questão 6. A recombinação de átomos de iodo em fase gasosa na presença de argônio foi investigada e a ordem de reação determinada utilizando o método das velocidades iniciais. As velocidades iniciais para a reação
são mostradas na tabela abaixo.
1,0
2,0
4,0
6,0
1,0
5,0
10,0
(a) Obtenha as ordens de reação com relação ao Ar e ao I e (b) a constante de velocidade.
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1,0 | 2,0 | 4,0 | 6,0 |
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1,0 |
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5,0 | |
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10,0 |
Passo 1
O enunciado dá a reação e as velocidades iniciais medidas em experimentos com diferentes concentrações iniciais. Os dados relevantes (peguei os números da tabela dada) são:
- Reação:
. - Concentrações iniciais de
(na tabela, em unidades de ): . - Concentrações iniciais de
(na tabela, em unidades de ): . - Velocidades iniciais
correspondentes (em , peguei da tabela): - Para
: (para respectivamente). - Para
: . - Para
: .
- Para
O que o exercício pede:
(a) determinar as ordens de reação em relação a e a
;
(b) calcular a constante de velocidade .
(a) determinar as ordens de reação em relação a
(b) calcular a constante de velocidade
Passo 2
Modelo geral usado (lei de velocidades): supondo uma lei do tipo
onde:
-
é a velocidade inicial (unidade ); -
e são as concentrações iniciais (em ); -
é a constante de velocidade; -
e são as ordens de reação que queremos determinar.
Método das velocidades iniciais (explicação prática): manter a concentração de uma espécie praticamente constante entre dois experimentos e comparar as velocidades para deduzir a potência (ordem) da outra espécie. Se ao multiplicar
por um fator
a velocidade muda por um fator
, então a ordem em relação a
é
.
Passo 3
Determinar
(ordem em relação a
) mantendo
fixo.
Escolho a série com
(primeira linha de velocidades). Compare os experimentos onde
dobra de
para
:
Se
foi multiplicado por
, então
. Logo
.
Confirmação rápida com outro par (doublando de
para
):
também dá razão
, consistente com
. E comparando
(fator
) obtemos
(pois
dá razão
), novamente
.
Passo 4
Determinar
(ordem em relação a
) mantendo
fixo.
Escolho a coluna com
. Compare
passando de
para
(fator
):
Assim
, logo
.
Confirmação com
de
(fator
): razão de velocidades
, consistente com
.
Passo 5
Resumo das ordens encontradas e forma da lei de velocidade:
- Ordem em relação a
: . - Ordem em relação a
: .
Portanto a lei de velocidade fica
A ordem total da reação é
.
Passo 6
Cálculo da constante
. Use um dos experimentos e substitua na lei de velocidade. Vou usar o primeiro experimento (os valores foram dados na tabela):
-
. -
. -
.
Calcule o produto
:
Logo
Unidades de
: como
tem unidade
e o denominador tem
, a unidade de
é
Confirmação rápida (checando outro experimento dá praticamente o mesmo
, mostrando consistência dos dados).
Resposta
(a) Ordem em relação a
:
; Ordem em relação a
:
.
(b) .
(b)