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
definimos
Aqui
(em mol
) é a velocidade instantânea da reação, que indica quão rápido consomem-se
e
ou formam-se
e
.
Passo 3
A equação de velocidade (ou lei de velocidade) é a expressão empírica que relaciona
às concentrações dos reagentes (e às vezes de produtos ou catalisadores) em uma dada temperatura. Para muitos processos elementares, escreve-se
onde
e
são ordens de reação em relação a
e
, respectivamente, determinadas experimentalmente. Essa equação não depende dos coeficientes estequiométricos
(exceto no caso de reações elementares), mas sim das ordens de reação.
Passo 4
A constante de velocidade
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:
onde
é o fator de frequência,
a energia de ativação,
a constante dos gases e
a temperatura absoluta. A unidade de
varia conforme a soma das ordens de reação: para uma reação de ordem total
,
tem unidade
.
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 que relaciona essa velocidade às concentrações;
e a constante de velocidade é o parâmetro (dependente de temperatura) que aparece nessa lei e não varia com as concentrações dos reagentes.
a equação de velocidade é a lei empírica
e a constante de velocidade