Para a reação
produto foram obtidos os seguintes dados cinéticos:
Exp. |
|
|
|
---|---|---|---|
1 | 0,60 | 0,30 | 12,6 |
2 | 0,20 | 0,30 | 1,4 |
3 | 0,60 | 0,10 | 4,2 |
4 | 0,17 | 0,25 |
|
Qual a ordem em relação a cada um dos reagentes e a ordem global da reação?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O que temos aqui é uma reação química onde reagentes A e B se transformam em produtos. Nos foram fornecidos dados cinéticos de diferentes experimentos, incluindo as concentrações iniciais de A e B e as velocidades iniciais da reação. Nosso objetivo é descobrir qual é a ordem da reação em relação a cada reagente (A e B) e a ordem total da reação. Para isso, vamos precisar usar conceitos de cinética química, especificamente a lei da velocidade e como determinar as ordens de reação a partir de dados experimentais.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar o que significa a ordem de uma reação. A ordem em relação a um reagente indica como a velocidade da reação depende da concentração desse reagente. A lei da velocidade geral para essa reação pode ser escrita como:
Aqui, $ V $ é a velocidade da reação, $ k $ é a constante de velocidade, e $ m $ e $ n $ são as ordens da reação em relação a A e B, respectivamente. Nossa missão é encontrar os valores de $ m $ e $ n $ usando os dados fornecidos.
Passo 3
Vamos começar determinando a ordem da reação em relação a A. Para isso, precisamos comparar dois experimentos onde a concentração de B permanece constante, permitindo que possamos isolar o efeito da variação de A na velocidade.
Vamos comparar o Experimento 1 e o Experimento 2:
- Experimento 1:
, , $ V = 12,6 , mol/L·s $ - Experimento 2:
, , $ V = 1,4 , mol/L·s $
Como
é o mesmo em ambos os experimentos, podemos usar a seguinte relação:
Substituindo os valores:
Agora, precisamos encontrar $ m $ que satisfaça essa equação. Sabemos que $ 3^2 = 9 $, então:
Portanto, a ordem da reação em relação a A é 2.
Passo 4
Agora, vamos determinar a ordem da reação em relação a B. Para isso, vamos comparar o Experimento 1 com o Experimento 3, onde a concentração de A permanece constante.
- Experimento 1:
, , $ V = 12,6 , mol/L·s $ - Experimento 3:
, , $ V = 4,2 , mol/L·s $
Como
é o mesmo em ambos os experimentos, usamos:
Substituindo os valores:
Aqui, percebemos que $ n = 1 $, porque $ 3^1 = 3 $.
Portanto, a ordem da reação em relação a B é 1.
Passo 5
Agora que temos as ordens individuais, podemos determinar a ordem global da reação. A ordem global é simplesmente a soma das ordens em relação a cada reagente.
Resposta
A reação é de segunda ordem em relação a A, primeira ordem em relação a B, e a ordem global da reação é 3.