Os seguintes dados cinéticos foram obtidos para a reação
:
Exp.
1
1,5
1,5
2
3,0
1,5
3
3,0
4,5
4
4,7
2,7
a. Determine a lei de velocidade para esta reação.
b. A partir dos dados, determine a constante de velocidade da reação.
c. Utilize os dados para prever a velocidade da reação para o experimento 4.
| Exp. |
|
|
|
| 1 | 1,5 | 1,5 |
|
| 2 | 3,0 | 1,5 |
|
| 3 | 3,0 | 4,5 |
|
| 4 | 4,7 | 2,7 |
|
b. A partir dos dados, determine a constante de velocidade da reação.
c. Utilize os dados para prever a velocidade da reação para o experimento 4.
Passo 1
O enunciado fornece quatro experiências com concentrações iniciais e velocidades iniciais (peguei todos os números da tabela do enunciado). Os dados relevantes são:
- Experiência 1:
, , . - Experiência 2:
, , . - Experiência 3:
, , . - Experiência 4:
, ,
O que o enunciado pede:
a. Determinar a lei de velocidade da reação (isto é, os expoentes de concentração e a forma da lei).
b. Determinar a constante de velocidade .
c. Prever para a experiência 4 usando os resultados.
a. Determinar a lei de velocidade da reação (isto é, os expoentes de concentração e a forma da lei).
b. Determinar a constante de velocidade
c. Prever
Passo 2
Escrevemos a forma geral da lei de velocidade (incógnitas: ordens relativas às concentrações e a constante
):
Explicação do que cada símbolo significa:
-
é a velocidade inicial experimental (unidade ). -
é a constante de velocidade (unidade depende da ordem total da reação). -
e são as ordens da reação em relação a e , respectivamente (números inteiros típicos: 0, 1, 2, …).
Método para encontrare : comparar duas experiências em que uma concentração muda e a outra fica constante; formar a razão das velocidades e igualar ao fator de variação das concentrações elevado ao expoente desconhecido.
Passo 3
Determinar
(ordem em relação a
) comparando as experiências 1 e 2, onde
é constante (
) e
muda:
Substituindo os números (peguei os valores da tabela):
O lado esquerdo é
. O fator à direita é
. Logo
Interpretação: a velocidade é de primeira ordem em
.
Passo 4
Determinar
(ordem em relação a
) comparando as experiências 2 e 3, onde
é constante (
) e
muda:
Substituindo os números (peguei os valores da tabela):
O lado esquerdo é
, e o lado direito é
. Assim
Como os dados experimentais têm pequenas imprecisões, tomamos
. Interpretação: a velocidade é de primeira ordem em
.
Passo 5
Com
e
a lei de velocidade fica:
Explicação extra: a ordem total da reação é
. Isso significa que a constante
terá unidades tais que o produto
dê
.
Passo 6
Determinar a constante
. Isolamos
:
Usando a experiência 1 (peguei os valores da tabela):
Arredondando com três algarismos significativos:
Verificação rápida usando a experiência 3 (peguei os valores da tabela):
valor muito próximo (diferença pequena por arredondamento/erro experimental). Portanto
é consistente.
Passo 7
Prever
para a experiência 4 usando a lei de velocidade e o
encontrado (peguei
e
da linha 4 da tabela):
Substituindo os números:
Calculemos passo a passo:
Portanto a previsão para a velocidade inicial do experimento 4 é
.
Resposta
a.
b.
c.
b.
c.