13.11 Faça uma distinção clara entre velocidade de reação, equação de velocidade e constante de velocidade.

Passo 1

O enunciado pede que distingamos três conceitos centrais de cinética química: velocidade de reação, equação de velocidade e constante de velocidade. Para isso, vamos definir cada um, mostrar as fórmulas envolvidas e destacar como se diferenciam na prática.

Passo 2

A velocidade de reação é a medida da mudança de concentração dos reagentes ou produtos por unidade de tempo. Para uma reação genérica
\alpha A + \beta B \to \gamma C + \delta D
definimos
v = -\frac{1}{\alpha}\,\frac{d[A]}{dt} = -\frac{1}{\beta}\,\frac{d[B]}{dt} = \frac{1}{\gamma}\,\frac{d[C]}{dt} = \frac{1}{\delta}\,\frac{d[D]}{dt}\,.
Aqui v (em mol \cdot L^{-} ^{1}\cdot s^{-} ^{1}) é a velocidade instantânea da reação, que indica quão rápido consomem-se A e B ou formam-se C e D.

Passo 3

A equação de velocidade (ou lei de velocidade) é a expressão empírica que relaciona v às concentrações dos reagentes (e às vezes de produtos ou catalisadores) em uma dada temperatura. Para muitos processos elementares, escreve-se
v = k\,[A]^m\,[B]^n
onde m e n são ordens de reação em relação a A e B, respectivamente, determinadas experimentalmente. Essa equação não depende dos coeficientes estequiométricos \alpha,\beta (exceto no caso de reações elementares), mas sim das ordens de reação.

Passo 4

A constante de velocidade k é o fator proporcional da equação de velocidade e depende exclusivamente da temperatura (e, opcionalmente, de solvente, catalisadores etc.), mas não das concentrações. Em muitos casos segue a lei de Arrhenius:
k = A\,e^{-E_a/(R\,T)}
onde A é o fator de frequência, E_a a energia de ativação, R a constante dos gases e T a temperatura absoluta. A unidade de k varia conforme a soma das ordens de reação: para uma reação de ordem total m+n, k tem unidade L^{m+n-1}\cdot mol^{1-m-n}\cdot s^{-1}.

Resposta

A velocidade de reação é a variação temporal de concentração de reagentes ou produtos normalizada pelos coeficientes estequiométricos;
a equação de velocidade é a lei empírica v = k\,[A]^m\,[B]^n que relaciona essa velocidade às concentrações;
e a constante de velocidade k é o parâmetro (dependente de temperatura) que aparece nessa lei e não varia com as concentrações dos reagentes.

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