Os seguintes dados foram obtidos para a reação
produtos:
Concentração inicial, <br>
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||||
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Experimento |
|
|
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Velocidade inicial, <br>
|
|
1,25 | 1,25 |
|
8,7 |
2 | 2,50 | 1,25 |
|
17,4 |
3 | 1,25 | 3,02 | 1,25 | 50,8 |
4 | 1,25 | 3,02 | 3,75 | 457 |
|
3,01 | 1,00 | 1,15 |
|
(a) Escreva a lei de velocidade de reação.
(b) Qual a ordem da reação?
© Determine, a partir dos dados, o valor da constante de velocidade.
(d) Use os dados para predizer a velocidade de reação do experimento 5.
(b) Qual a ordem da reação?
© Determine, a partir dos dados, o valor da constante de velocidade.
(d) Use os dados para predizer a velocidade de reação do experimento 5.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício que você me mandou é sobre cinética química, ou seja, como a velocidade de uma reação depende das concentrações dos reagentes. A gente tem uma reação onde A, B e C reagem para formar produtos. Foram feitos vários experimentos com concentrações diferentes de A, B e C, e mediram a velocidade inicial em cada caso. Nosso objetivo é:
a) Escrever a lei de velocidade da reação.
b) Descobrir a ordem da reação.
c) Calcular a constante de velocidade.
d) Prever a velocidade de reação para o experimento 5.
Pra resolver tudo isso, vamos usar conceitos de lei de velocidade, ordem de reação e constante de velocidade.
Passo 2
a) Escrever a lei de velocidade da reação.
A lei de velocidade geral para uma reação que envolve reagentes A, B e C pode ser escrita como:
Aqui, $ k $ é a constante de velocidade, e $ m $, $ n $, $ p $ são as ordens da reação em relação a cada reagente. Nosso primeiro passo é determinar esses expoentes.
Passo 3
b) Qual a ordem da reação?
Para descobrir as ordens $ m $, $ n $ e $ p $, vamos comparar os experimentos onde apenas a concentração de um reagente varia, mantendo os outros constantes.
- Entre os Experimentos 1 e 2:
- [A] dobra de 1,25 para 2,50
- [B] e [C] mantêm constantes
- A velocidade também dobra de 8,7 para 17,4
Isso sugere que a velocidade depende linearmente de [A], então $ m = 1 $.
- Entre os Experimentos 1 e 3:
- [B] triplica de 1,25 para 3,02
- [A] e [C] mantêm constantes
- A velocidade aumenta de 8,7 para 50,8
Calculando a relação:
Como [B] triplicou, então:
Isso está próximo de 2, então assumimos $ n = 2 $.
- Entre os Experimentos 3 e 4:
- [C] aumenta de 1,25 para 3,75
- [A] e [B] mantêm constantes
- A velocidade aumenta de 50,8 para 457
Calculando a relação:
Como [C] triplicou:
Portanto, as ordens são $ m = 1 $, $ n = 2 $ e $ p = 2 $.
A ordem total da reação é a soma dessas ordens:
Passo 4
c) Determine, a partir dos dados, o valor da constante de velocidade.
Agora que temos a lei de velocidade:
Vamos usar os dados de um dos experimentos para calcular $ k $. Vamos usar o Experimento 1:
- [A] = 1,25 mM/L
- [B] = 1,25 mM/L
- [C] = 1,25 mM/L
- Velocidade = 8,7 mM·L⁻¹·s⁻¹
Substituindo na equação:
Calculando os expoentes:
Multiplicando os valores:
Isolando $ k $:
Passo 5
d) Use os dados para predizer a velocidade de reação do experimento 5.
Nosso objetivo é encontrar a velocidade no Experimento 5, onde:
- [A] = 3,01 mM/L
- [B] = 1,00 mM/L
- [C] = 1,15 mM/L
Usando a lei de velocidade:
Substituindo os valores:
Calculando os expoentes:
Multiplicando os valores:
Resposta
A velocidade de reação no Experimento 5 é aproximadamente 11,35 mM·L⁻¹·s⁻¹.