A reação: 2 Fe^2++2 Hg^2+ Hg2 ^2++2 Fe^2+, foi estudada medindo a densidade óptica da solução reagente em vários tempos. Foram efetuadas duas experiências distintas, de acordo com as tabelas abaixo:
Experimento 1:
[Fe^2+]0=0,1 molar; [Hg^2+]0=0,1 molar
\
hline |c|c| hline$t(s)$ & $D$ hline 0 & 0,100 hline $1.10^5$ & 0,400 hline $2.10^5$ & 0,500 hline $3.10^5$ & 0,550 hline$infty$ & 0,700 hline [Fe^2+]0=0,1
hline 0 0,100
hline [Hg^2+]0=0,001 0,400
hline |c|c| hline$t(s)$ & $[Hg^2+] / 0,001$ hline 0 & 1,000 hline $0,5.10^5$ & 0,585 hline $1,0.10^5$ & 0,348 hline $1.5 10^5$ & 0.205 hline $2.0 10^5$ & 0.122 hline$infty$ & 0 hline 0,500
hline 0,550
hline 0,700
hline \
Experimento 2:
molar ; molar
\
hline
hline 0 1,000
hline 0,585
hline 0,348
hline 0.205
hline 0.122
hline 0
hline \
Determine a lei de velocidade e a velocidade específica de reação.

Passo 1

Beleza, o enunciado pede para descobrir a lei de velocidade da reação
2,Fe^2+ + 2,Hg^2+longrightarrow Hg2^2+ + 2,Fe^3+
e calcular a constante específica . Temos dois experimentos com concentrações iniciais e dados de concentração (ou de absorbância) em função do tempo.

Passo 2

O que a gente vai usar:
  1. A lei de velocidade geral para esta reação é
v = k,[Fe^2+]^x,[Hg^2+]^y,
  1. No Experimento 2, v = k',[Hg^2+]^y, k' = k,[Fe^2+]^x, está em grande excesso sobre ln[Hg^2+][Hg^2+]0 = -,k',t, . Então constante e fica uma pseudo-ordem em :
  1. Para ordem 1 em vale

Passo 3

Vamos checar no Exp. 2 os valores de k' = -ln([Hg^2+]/[Hg^2+]0)t approx 0,5365cdot10^4 approx 1,07times10^-5,s^-1 :
t = 0,5·10^5 s → fração = 0,585 ⇒
t = 1,0·10^5 s → fração = 0,348 ⇒
Calculando :
e conferindo no segundo ponto dá o mesmo valor. Logo é cinética de primeira ordem em , isto é .

Passo 4

No Exp. 1, é igual a 0,1 M (mesmo valor do Exp. 2), então não conseguimos variar para achar . Pelo mecanismo clássico desta oxi-redução e por simetria com , assume-se .

Passo 5

Agora que k' = k,[Fe^2+]0 Longrightarrow k = k'[Fe^2+]0 = 1,07times10^-5,s^-10,10,M = 1,07times10^-4,M^-1,s^-1 e , temos

Resposta

Lei de velocidade:
v = k,[Fe^2+],[Hg^2+] com k = 1,07times10^-4,M^-1,s^-1

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