- Sobre a LEI DE VELOCIDADE, assinale verdadeiro ( V ) ou falso ( F ) para as afirmações a seguir.
( ) I. A lei de velocidade de uma reação química relaciona as concentrações de reagente/produtos com a velocidade da reação e pode ser expressa por uma equação matemática.
( ) II. A constante de velocidade “K” sempre será a mesma, independente se a reação ocorra à temperatura ambiente ou em temperaturas mais elevadas.
( ) III. A expressão da lei de velocidade depende apenas das concentrações de reagentes e produtos e da constante K.
( ) IV. Toda reação química tem sua lei de velocidade própria e podem ser obtidas experimentalmente. Dificilmente conseguimos determinar a lei de velocidade de uma dada reação química apenas com a expressão da reação.
( ) V. Catalisadores são componentes importantes nas reações químicas, pois tem como principal função acelerar as reações químicas ao diminuir a energia de ativação. Entretanto, não podem aparecer na expressão da lei de velocidade.
( ) I. A lei de velocidade de uma reação química relaciona as concentrações de reagente/produtos com a velocidade da reação e pode ser expressa por uma equação matemática.
( ) II. A constante de velocidade “K” sempre será a mesma, independente se a reação ocorra à temperatura ambiente ou em temperaturas mais elevadas.
( ) III. A expressão da lei de velocidade depende apenas das concentrações de reagentes e produtos e da constante K.
( ) IV. Toda reação química tem sua lei de velocidade própria e podem ser obtidas experimentalmente. Dificilmente conseguimos determinar a lei de velocidade de uma dada reação química apenas com a expressão da reação.
( ) V. Catalisadores são componentes importantes nas reações químicas, pois tem como principal função acelerar as reações químicas ao diminuir a energia de ativação. Entretanto, não podem aparecer na expressão da lei de velocidade.
Passo 1
O enunciado pede que eu assinale verdadeiro (V) ou falso (F) para cinco afirmações numeradas de I a V sobre a lei de velocidade. As afirmações são:
I. A lei de velocidade de uma reação química relaciona as concentrações de reagente/produtos com a velocidade da reação e pode ser expressa por uma equação matemática.
II. A constante de velocidade “K” sempre será a mesma, independente se a reação ocorra à temperatura ambiente ou em temperaturas mais elevadas.
III. A expressão da lei de velocidade depende apenas das concentrações de reagentes e produtos e da constante K.
IV. Toda reação química tem sua lei de velocidade própria e podem ser obtidas experimentalmente. Dificilmente conseguimos determinar a lei de velocidade de uma dada reação química apenas com a expressão da reação.
V. Catalisadores são componentes importantes nas reações químicas, pois tem como principal função acelerar as reações químicas ao diminuir a energia de ativação. Entretanto, não podem aparecer na expressão da lei de velocidade.
Não vou resolver nada aqui; só deixei claro o que o problema pede e listei as informações dadas.
Passo 2
Antes de marcar V/F, preciso te explicar passo a passo o que é e como funciona a lei de velocidade — isso é essencial para entender cada afirmação.
-
O que é velocidade (taxa) de reação?
A velocidade ou taxa de reação é a velocidade com que a concentração de uma substância muda ao longo do tempo. Por exemplo, a velocidade de consumo do reagenteé dada por e a velocidade de formação do produto por . Aqui e são concentrações em mol·L^{-1} e é o tempo. -
O que é a lei de velocidade?
A lei de velocidade (rate law) é uma equação que relaciona a velocidade inicial da reação com as concentrações dos reagentes (e eventualmente de outras espécies) e uma constante chamada constante de velocidade. Um formato comum para uma reação genérica é: onde:-
é a velocidade (por exemplo, velocidade inicial), -
é a constante de velocidade (dependente de temperatura e outras condições), -
e são concentrações dos reagentes, -
e são as ordens parciais da reação em relação a e (podem ser inteiros, fracionários ou zero), - a ordem global é
.
-
-
O que significa cada coisa na equação?
-
: mede “quão rápida” a reação é numa dada temperatura e condições. Não é uma constante universal; varia com temperatura (e pode mudar com catalisadores). - Expoentes
, : indicam como a velocidade varia quando se muda a concentração de cada espécie. Esses expoentes não são, em geral, os coeficientes estequiométricos da equação global da reação — eles são determinados experimentalmente, exceto em reações elementares onde o mecanismo é simples.
-
-
Como se determina a lei de velocidade na prática?
Tipicamente por métodos experimentais, por exemplo o método das velocidades iniciais: variar, e medir para inferir , e . Também existem leis integradas para ordens específicas (ordem zero, primeira, segunda) que permitem extrair de dados de concentração ao longo do tempo.
Passo 3
Agora aplicando esse conhecimento à afirmação I:
I diz que a lei de velocidade relaciona concentrações com a velocidade e pode ser expressa por uma equação matemática.
- Isso é exatamente o que a definição diz: a lei de velocidade é uma equação que dá
em função de concentrações (e ). - Exemplo simples: para uma reação de primeira ordem em
, - Conclusão: a afirmação I está correta.
Vou marcar mentalmente I como verdadeira; não coloco a resposta final aqui (vou colocar só no campo "
Passo 4
Agora a afirmação II sobre a constante de velocidade
: “a constante
sempre será a mesma, independente da temperatura”.
- O
depende fortemente da temperatura. A relação quantitativa clássica é dada pela equação de Arrhenius: onde: -
é o fator pré-exponencial (ou frequência de colisões favoráveis), -
é a energia de ativação (em J·mol^{-1}), -
é a constante dos gases ( ), -
é a temperatura absoluta (em K), -
é a base do logaritmo natural.
-
- Pelo exponencial acima, quando
aumenta, o expoente fica menos negativo e aumenta (normalmente muito). Ou seja, muda com a temperatura. - Exemplo conceitual: se aumentamos a temperatura, mais moléculas têm energia suficiente para ultrapassar
, então a reação acelera — aumenta. - Conclusão: a afirmação II é falsa.
Passo 5
Analisando a afirmação III: “A expressão da lei de velocidade depende apenas das concentrações de reagentes e produtos e da constante
.”
- Primeiro, a formulação típica da lei de velocidade envolve concentrações — mas, atenção: normalmente aparecem as concentrações dos reagentes (e possivelmente de catalisadores) e não necessariamente as concentrações dos produtos. Em muitas reações elementares simples não há dependência explícita de produtos na velocidade da reação direta; já em reações reversíveis ou com inibição por produto, a concentração do produto pode sim entrar na expressão da taxa.
- Segundo, a lei de velocidade pode depender de outras espécies além de reagentes e produtos: por exemplo, catalisadores (especialmente em reações homogêneas) ou íons presença, solvente, ou até concentrações de intermediários que participam do passo limitante. Também a forma funcional (os expoentes) não vem “só” da equação global; eles são resultado do mecanismo.
- A frase "apenas das concentrações de reagentes e produtos e da constante
" é redutora e pode levar a erro: ignora a possibilidade de participação de catalisadores, inibidores, ou dependência de espécies não listadas, além de ignorar que depende de temperatura. - Conclusão: a afirmação III é falsa.
Passo 6
Agora a afirmação IV: “Toda reação química tem sua lei de velocidade própria e podem ser obtidas experimentalmente. Dificilmente conseguimos determinar a lei de velocidade de uma dada reação química apenas com a expressão da reação.”
- Isso está de acordo com o que expliquei: a lei de velocidade é uma propriedade cinética que depende do mecanismo e não apenas da equação global. Em geral, só com a equação química (ex.:
) não dá para deduzir os expoentes , ou — salvo casos em que a reação é elementar e a estequiometria coincide com o mecanismo do passo único. Mas a maioria das reações macroscópicas tem mecanismos em vários passos, então precisamos de dados experimentais. - Ferramentas para obter experimentalmente a lei: método das velocidades iniciais, curvas de concentração vs tempo e ajuste a leis integradas (por ex. para primeira ordem,
), medidas sob várias condições, etc. - Conclusão: a afirmação IV é verdadeira.
Passo 7
Finalmente a afirmação V: sobre catalisadores — diz que catalisadores aceleram reações diminuindo a energia de ativação (isso é correto), mas completa dizendo que “entretanto, não podem aparecer na expressão da lei de velocidade.”
- A primeira parte é correta: catalisadores fornecem um caminho alternativo com menor
, o que geralmente aumenta . - A segunda parte é imprecisa e geralmente falsa: se o catalisador estiver presente de forma que sua concentração varie durante o experimento (por exemplo, um catalisador homogêneo em solução com concentração ajustável), a concentração do catalisador frequentemente aparece na expressão da velocidade. Exemplo simples: reação acidamente catalisada onde a velocidade depende de
. Outro exemplo clássico é a catálise enzimática: a velocidade pode depender da concentração da enzima (catalisador) na etapa considerada; na equação de Michaelis–Menten aparece a concentração da enzima total em parâmetros e, em regimes, a velocidade é proporcional a . - Mesmo para catálise heterogênea (superfície sólida), a presença do catalisador altera
e, em alguns modelos, a cobertura superficial (que depende de condições) aparece em expressões de taxa. - Portanto, dizer que catalisadores “não podem aparecer” é falso: em muitas leis de velocidade experimentais a concentração do catalisador aparece como fator. O que é verdade é que o catalisador não é consumido no balanço total da reação (ele é regenerado), mas isso não impede sua aparição na lei de velocidade.
- Conclusão: a afirmação V é falsa.
Resposta
I. V
II. F
III. F
IV. V
V. F
II. F
III. F
IV. V
V. F