A velocidade de decomposição do peróxido de hidrogênio, H 2 O 2 , depende da concentração do ion iodeto presente. A velocidade de decomposição foi medida em temperatura e pressão constantes para diversas concentrações de peróxido e iodeto. A tabela de dados abaixo: determine a ordem da reação para cada substância, escreva a lei de velocidade e a avalie a constante de velocidade.
| Velocidade (mL min^{-1}) | {[H₂O₂](mol L^{-1})} | {([KI](mol L^{-1})} |
|---|---|---|
| 0,090 | 0,15 | 0,033 |
| 0,178 | 0,30 | 0,033 |
| 0,184 | 0,15 | 0,066 |
Passo 1
O enunciado pede: determinar a ordem da reação em relação a cada reagente, escrever a lei de velocidade e calcular a constante de velocidade. Dados fornecidos (peguei os valores da tabela do enunciado):
Temperatura e pressão constantes. Vou usar esses três experimentos para achar os expoentes da lei de velocidade e depois calcular
.
Passo 2
O que é a “lei de velocidade” e o que significa “ordem”?
- A forma geral presumida é
onde
é a velocidade medida (aqui em
),
é a constante de velocidade, e
e
são as ordens da reação em relação a
e
, respectivamente.
- “Ordem em relação a um reagente” significa o expoente que relaciona como a velocidade muda quando só esse reagente varia. Por exemplo, se dobrar
e a velocidade dobrar, o expoente é (primeira ordem). Se dobrar e a velocidade quadruplicar, o expoente é (segunda ordem).
Método prático (razão entre experimentos): para dois experimentos onde só um reagente muda, fazemos
e simplificamos conforme o que está constante.
Passo 3
Determinar
(ordem em
) comparando os experimentos 1 e 2 (a concentração de
é igual nos dois:
mol L^{-1}, então o fator de
cancela). Substituindo:
e
Como
é constante, temos
Tomando log (ou reconhecendo que 1,977≈2), resolvemos para
:
Conclusão: a ordem em
é
.
Passo 4
Determinar
(ordem em
) comparando os experimentos 1 e 3 (a concentração de
é igual nos dois:
mol L^{-1}, então o fator de
cancela). Substituindo:
e
Como
é constante,
Logo
Conclusão: a ordem em
é
.
Passo 5
Resumo das ordens encontradas:
e
. A reação é, portanto, de primeira ordem em
, primeira ordem em
e ordem total
.
Passo 6
Escrever a lei de velocidade com os expoentes obtidos:
Agora vamos calcular a constante
usando os dados experimentais. A fórmula é
Passo 7
Calcular
para cada experimento (faço as contas passo a passo, sem pular etapas):
- Experimento 1:
(arredondando:
).
- Experimento 2:
(arredondando:
).
- Experimento 3:
(arredondando:
).
Os três valores são muito próximos (boa consistência experimental). Uma estimativa razoável é a média aritmética:
Passo 8
Interpretação das unidades de
: como a velocidade foi dada em
e as concentrações em
, a unidade de
é
(Se alguém preferir, isso equivale a
, mas deixar na forma fracionária é mais claro aqui.)
Resposta
Ordem em
:
Ordem em :
Lei de velocidade:
Constante de velocidade:
Ordem em
Lei de velocidade:
Constante de velocidade: