A velocidade da reação
é
. Dê as velocidades de formação e consumo dos participantes do sistema reacional.
Passo 1
O enunciado dá a reação
e informa que a velocidade da reação é
. A pergunta é: determinar as velocidades de consumo (para reagentes) e de formação (para produtos) de cada espécie do sistema reacional — ou seja, encontrar
,
,
e
.
Informações relevantes dadas:
- Velocidade da reação:
. - Equação química com coeficientes estequiométricos:
, , , .
Passo 2
Explicando a relação geral entre velocidade e variação de concentrações (a parte didática que pega pela mão):
Considere uma reação genérica
Define-se a velocidade escalar da reação
pela relação
O que isso significa, em palavras simples:
- O sinal negativo aparece para reagentes porque suas concentrações diminuem com o tempo (consumo).
- Para produtos o sinal é positivo porque suas concentrações aumentam (formação).
- Cada derivada temporal
tem unidade . - A razão
ajusta a velocidade escalar para a taxa de cada espécie conforme a estequiometria: se uma espécie tem coeficiente maior, sua concentração varia mais rápido (em módulo) por unidade de velocidade escalar.
Exemplo rápido e intuitivo: se
e
, então
(consome
por segundo). Se
e
, então
(consome
por segundo), e assim por diante.
Passo 3
Agora aplicamos essa fórmula à reação dada. Com
,
,
e
, as relações ficam:
Isolando cada derivada:
Passo 4
Substituímos o valor numérico fornecido
nas expressões do passo anterior e efetuamos as contas (mostrando os passos aritméticos):
Interpretação rápida: os sinais negativos para
e
indicam consumo; os positivos para
e
indicam formação. Os módulos mostram quanto cada concentração muda por segundo, respeitando a estequiometria da reação.