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.
| | 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:
1. Qual a ordem da reação.
2. Qual é a constante cinética ( ).
3. 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 .
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