A recombinação de átomos de iodo em fase gasosa na presença de argônio foi investigada e a ordem da reação foi determinada pelo método das velocidades iniciais. As velocidades iniciais da reação
São as seguintes
1,0
2,0
4,0
6,0
(a)
(b)
(c)
As concentrações de
são (a)
, (b)
(c)
Determine a constante de velocidade
e a ordem da reação com respeito a concentração de
e Ar.
Resposta:
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1,0 | 2,0 | 4,0 | 6,0 | |
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(a) |
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| (b) |
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| (c) |
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Determine a constante de velocidade
Passo 1
O enunciado pede para determinar a lei de velocidade (ordens da reação) com respeito a
e
e a constante de velocidade
. Dados fornecidos (peguei estes valores da tabela do enunciado):
- Reação:
. - Concentrações iniciais de iodo
(em ): -
.
-
- Concentrações de
para cada série: - (a)
- (b)
- (c)
- (a)
- Velocidades iniciais
(em ) retiradas da tabela: - Série (a):
correspondendo a. - Série (b):
- Série (c):
.
- Série (a):
O que se pede: (1) determinar as ordens da reação em relação a
e
; (2) calcular a constante de velocidade
.
Passo 2
Modelo e definição das incógnitas que vamos encontrar.
- Pelo método das velocidades iniciais assumimos uma lei de velocidade do tipo
onde:
-
é a velocidade inicial (dada), -
é a constante de velocidade que queremos achar, -
é a ordem da reação em relação a , -
é a ordem da reação em relação a . -
Estratégia (explicação didática): para achar
fixamos constante e comparamos duas experiências com diferentes . Das duas medidas obtemos
Analogamente, para achar
fixamos
constante e comparamos experimentos com diferentes
:
Estas relações permitem resolver
e
por inspeção ou tomando logaritmos.
Passo 3
Determinar a ordem em relação a
(achar
) usando uma série em que
é constante (por exemplo, série (a) com
).
Compare
e
na série (a):
No lado direito:
Portanto
, daí
.
Para confirmar, verifique outro par na mesma série, por exemplo
:
Também as séries (b) e (c) exibem o mesmo comportamento (quando
dobra,
quadruplica), confirmando
.
Passo 4
Determinar a ordem em relação a
(achar
) mantendo
constante e comparando séries diferentes.
Escolha
. Então:
A razão das concentrações de argônio é
Logo
.
Outra verificação: da série (a) para (c) (aumenta-se
de
para
, fator 10) a velocidade aumenta de
para
, aproximadamente fator 10, confirmando
.
Passo 5
Conclusão das ordens e forma da lei de velocidade.
- Ordem em
: . - Ordem em
: .
Portanto a lei de velocidade é
Passo 6
Cálculo da constante de velocidade
. Usar a lei encontrada e qualquer linha de dados; as várias escolhas dão o mesmo
(verificação de consistência).
Fórmula para
:
Usando a entrada da série (a) com
e
e
:
Verificação rápida com outro ponto (por exemplo série (b),
):
As diferentes escolhas fornecem
. Arredondando a um algarismo significativo conveniente obtemos
.