Os seguintes dados cinéticos se obtiveram para reação entre o NO e o
a
.
Conc. Inicial
Mol
Conc. Inicial
Veloc. Inicial
NO
0,025
0,01
0,025
0,005
0,0125
0,01
a) Deduzir a ordem da reação com relação a cada reagente.
b) A constante de velocidade da reação a
|
|
|
||||||
| NO |
|
|||||||
| 0,025 | 0,01 |
|
||||||
| 0,025 | 0,005 |
|
||||||
| 0,0125 | 0,01 |
|
b) A constante de velocidade da reação a
Passo 1
Vou deixar bem claro o que o enunciado pede e quais dados temos (peguei estes números da tabela do enunciado).
-
Reação:
-
O enunciado pede:
(a) deduzir a ordem da reação em relação a cada reagente;
(b) determinar a constante de velocidadea . -
Dados experimentais (concentrações iniciais e velocidade inicial):
- Experimento 1:
- Experimento 2:
- Experimento 3:
- Experimento 1:
Passo 2
Modelo e ideia para resolver (método das velocidades iniciais).
-
Assumimos a forma cinética (lei de velocidade) típica para reações elementares ou para ajuste por experimentos iniciais:onde:
-
é a velocidade inicial ( ); -
é a constante de velocidade (unidade depende de e ); -
é a ordem da reação em relação a ; -
é a ordem da reação em relação a .
-
-
Estratégia prática (muito usada em provas): comparar pares de experimentos em que uma concentração varia enquanto a outra se mantém constante. Fazendo a razão das velocidades, as concentrações que não variam cancelam, permitindo determinar o expoente correspondente.
Passo 3
Determinação de
(ordem em relação a
) usando Experimento 1 e 2, onde
é igual em ambos.
- Escrevendo a razão das velocidades:
- Como
, o fator com cancela e sobra: - Substituindo os valores (peguei estes números da tabela):
O lado esquerdo vale e o lado direito é . Logo
Passo 4
Determinação de
(ordem em relação a
) usando Experimento 1 e 3, onde
é igual em ambos.
- De novo a razão das velocidades:
- Como
, o fator com cancela e fica: - Substituindo os valores:
O lado esquerdo vale e o lado direito é . Logo
Passo 5
Interpretação e forma final da lei de velocidade.
- Concluímos que a ordem em relação a
é (segunda ordem em NO) e em relação a é (primeira ordem em H2). - Assim a lei de velocidade fica:
- Significado prático (curta aula): ser segunda ordem em
significa que, mantendo fixo, se for dobrada a velocidade aumenta por um fator . Ser primeira ordem em significa que, mantendo fixo, dobrar dobra a velocidade.
Passo 6
Cálculo da constante
e unidades — cálculo detalhado e verificação com os três experimentos.
-
Rearranjando:
-
Usando o Experimento 1 (peguei os números da tabela):
-
. -
. - Então
-
-
Verificação rápida com Experimento 2 (para checar consistência):
-
. -
-
-
Verificação com Experimento 3:
-
. -
. -
-
-
Todas as três dão o mesmo
, então o valor é consistente. -
Unidades de
: -
tem unidades . - Denominador tem unidades
. - Portanto
tem unidades , comumente escritas como ou .
-
Resposta
Ordem em relação a
:
Ordem em relação a :
Constante de velocidade:
Ordem em relação a
Constante de velocidade: