Determine a ordem de reação, a constante cinética e a molaridade do
após 43,8 horas. (Considere que
esteja em excesso).
Tabela 2: Variação da concentração de
com o tempo.
Tabela 2: Variação da concentração de
|
0 | 3,15 | 6,2 | 10 | 18,3 | 30,8 |
---|---|---|---|---|---|---|
|
10,39 | 8,96 | 7,76 | 6,39 | 3,53 | 2,07 |
(Resp.: Ordem
)
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem uma reação química entre o
e a água (
) formando
e
. Nosso objetivo aqui é descobrir três coisas:
- Qual a ordem da reação.
- Qual é a constante cinética (
). - Qual será a concentração de
depois de 43,8 horas.
Para isso, vamos precisar usar conceitos de cinética química, especificamente de reações de primeira ordem, já que a água está em excesso e podemos considerar o consumo de
como a principal variável.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa a ordem da reação. A ordem da reação indica como a velocidade da reação depende das concentrações dos reagentes. Se a velocidade depende somente da concentração de um reagente de primeira ordem, a reação é de primeira ordem.
Dado que a água está em excesso, ela não limitante, e a reação depende apenas da concentração de
, podemos supor que a reação é de primeira ordem. Mas vamos verificar isso analisando os dados da tabela.
Passo 3
Agora, vamos usar a equação da velocidade para reações de primeira ordem, que é:
Onde:
-
é a constante cinética. -
é a concentração do reagente.
Para reações de primeira ordem, a relação entre a concentração e o tempo é dada por:
Onde:
-
é a concentração inicial. -
é a concentração após o tempo .
Passo 4
Vamos calcular a constante cinética (
) usando os dados fornecidos. Vamos escolher dois pontos da tabela para calcular
.
Vamos usar os valores em
horas e
horas:
Aplicando na equação:
Calculando o logaritmo natural:
Agora, isolando
:
Arredondando, temos
.
Passo 5
Finalmente, vamos calcular a concentração de
após 43,8 horas usando a constante cinética que encontramos.
Usamos novamente a equação de primeira ordem:
Rearranjando para encontrar
:
Substituindo os valores:
Calculando o expoente:
Então:
Resposta
Ordem
, constante cinética
e concentração de
após 43,8 horas é
.