Calcule a frequência de colisão (
) e a densidade de frequência de colisão (
) na amônia, sendo
, a
e 100 kPa.
Passo 1
Vamos resolver o exercício que pede para calcular a frequência de colisão (
) e a densidade de frequência de colisão (
) na amônia. Para isso, vamos utilizar conceitos da Teoria Cinética dos Gases, que nos ajuda a entender o comportamento das moléculas em gás. Precisaremos das seguintes informações:
- Raio das moléculas (
) - Temperatura (
) - Pressão (
)
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a densidade de moléculas (
). A densidade de moléculas nos diz quantas moléculas existem por unidade de volume. Usamos a fórmula:
Onde:
-
é a pressão -
é a constante de Boltzmann ( ) -
é a temperatura em Kelvin
Primeiro, convertendo a temperatura de Celsius para Kelvin:
Agora, substituindo os valores:
Passo 3
Segundo, vamos calcular a velocidade média das moléculas (
). A velocidade média pode ser calculada pela fórmula:
Onde:
-
é a massa de uma molécula de amônia
Para encontrar
, usamos a massa molar da amônia (
), que é aproximadamente
. Convertendo para massa de uma molécula:
Agora, substituindo na fórmula da velocidade média:
Passo 4
Terceiro, vamos calcular a frequência de colisão (
) usando a fórmula:
Onde:
-
é o diâmetro das moléculas ( )
Substituindo os valores:
Calculando:
Quarto, a densidade de frequência de colisão (
) é dada por:
Substituindo os valores:
Resposta
A frequência de colisão (
) na amônia é aproximadamente
e a densidade de frequência de colisão (
) é aproximadamente
.
Exercícios relacionados
Descreva como as seguintes técnicas são usadas no estudo da dinâmica das reações: (i) quimiluminescência no infravermelho; (ii) fluorescência induzida por luz de laser; (iii) ionização multifóton; (iv) ionização multifóton ressonante; (v) imagem dos produtos de reação; (
) espectroscopia de femtossegundo.
Descreva a formulação da equação de Eyring.
Um valor típico do coeficiente de difusão de moléculas pequenas em soluções aquosas, a
, é de
. Se a distância crítica for de
, que valor se pode estimar para a constante de velocidade de uma reação de segunda ordem controlada por difusão?
Calcule a entropia de ativação da colisão entre duas partículas sem estrutura, a 300 K, sendo
e
.