Os seguintes dados cinéticos foram obtidos para a reação:
Experimento
Conc. inicial
mmol/l
Velocidade inicial (
)
1
1,50
1,50
2
3,00
1,50
3
3,00
4,50
4
4,70
2,70
?
a) Escreva a lei de velocidade para a reação.
b) Dos dados determine o valor da constante de velocidade.
c) Use os dados para predizer a velocidade de reação para o experimento 4.
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| Experimento | Conc. inicial | mmol/l | Velocidade inicial (
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| 1 | 1,50 | 1,50 |
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| 2 | 3,00 | 1,50 |
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| 3 | 3,00 | 4,50 |
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| 4 | 4,70 | 2,70 | ? |
b) Dos dados determine o valor da constante de velocidade.
c) Use os dados para predizer a velocidade de reação para o experimento 4.
Passo 1
O enunciado pede três coisas:
- Escrever a lei de velocidade da reação.
- Determinar o valor da constante de velocidade a partir dos dados.
- Prever a velocidade inicial para o experimento 4.
Dados fornecidos (retirei diretamente a tabela do enunciado):
Vou usar somente esses dados. A resposta final deverá conter a lei de velocidade, a constante
e a velocidade prevista para o experimento 4.
Passo 2
Primeiro, escrevemos a forma geral da lei de velocidade para duas espécies reagentes:
Expliquei o que cada símbolo significa:
-
é a velocidade inicial da reação (unidade: nos dados). -
é a constante de velocidade (unidade depende das ordens e ). -
e são as ordens da reação em relação a e , respectivamente.
A tarefa agora é determinar, e a partir dos experimentos.
Passo 3
Para encontrar
(ordem em
) com facilidade, comparamos dois experimentos onde
permanece constante. Os experimentos 1 e 2 têm
constantes, então:
Substituindo os números fornecidos:
Logo
Interpretação didática: dobrar
(mantendo
fixo) dobra a velocidade → ordem 1 em
.
Passo 4
Agora encontramos
(ordem em
) comparando experimentos 2 e 3, onde
permanece constante (
):
Substituindo:
Portanto
Interpretação didática: triplicar
(mantendo
fixo) faz a velocidade aumentar por um fator ~3 → ordem 1 em
.
Conclusão até aqui:
e
. A lei tem forma simples de segunda ordem global:
Passo 5
Agora vamos calcular a constante
. Usei o experimento 1 (qualquer experimento dá praticamente o mesmo resultado; mostro também a verificação com os outros):
Fazendo a divisão:
Arredondando sensivelmente para três algarismos significativos:
Agora as unidades: como
tem unidade
e o produto
tem unidade
, então
Portanto
Passo 6
Verificação rápida com os outros experimentos (para checar coerência):
- Usando experimento 2:
igual ao anterior (mesma precisão).
- Usando experimento 3:
ligeira diferença por arredondamento do dado
(deveria ser
se fosse exatamente o triplo de
). Conclusão: os valores são consistentes dentro do arredondamento. Vou usar
como valor prático.
Passo 7
Agora prevejo a velocidade para o experimento 4 usando a lei com
e
:
Calcule passo a passo:
Para manter o mesmo formato da tabela (potência de
), isso é
Arredondei o resultado a três algarismos significativos:
.