Considere a reação catalisada por uma base:
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0,00162 | 0,00162 | 0,52 | 0,000306 |
0,00162 | 0,00288 | 0,52 | 0,000544 |
0,00271 | 0,00162 | 0,84 | 0,000316 |
0,00162 | 0,00288 | 0,91 | 0,000311 |
Use o método das velocidades iniciais para determinar a lei de velocidade e o valor da constante de velocidade k a partir dos dados experimentais obtidos.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem uma reação catalisada por uma base:
A tarefa é descobrir a lei de velocidade dessa reação e calcular a constante de velocidade
usando o método das velocidades iniciais. Para isso, vamos precisar entender como as concentrações dos reagentes influenciam a velocidade da reação e usar os dados experimentais fornecidos.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a lei de velocidade geralmente tem a forma:
Aqui,
,
e
são as ordens da reação em relação a cada reagente, e
é a constante de velocidade que queremos encontrar.
Passo 3
Vamos usar o método das velocidades iniciais, que envolve comparar diferentes conjuntos de dados experimentais para determinar as ordens da reação. Basicamente, a gente compara como a mudança na concentração de um reagente afeta a velocidade, mantendo os outros constantes.
Passo 4
Primeiro, vamos determinar a ordem em relação a
. Vamos comparar o Experimento 1 e o Experimento 3:
- Experimento 1:
, , , - Experimento 3:
, , ,
Aqui, a concentração de
aumenta de 0,00162 para 0,00271 (aproximadamente dobrando), enquanto as concentrações de
e
também mudam. Para simplificar, podemos procurar um par de experimentos onde apenas uma concentração muda, mas como isso não ocorre diretamente, vamos passar para a próxima comparação.
Passo 5
Vamos agora comparar o Experimento 1 e o Experimento 2 para determinar a ordem em relação a
:
- Experimento 1:
, - Experimento 2:
,
A concentração de
aumenta de 0,00162 para 0,00288 (aproximadamente 1,78 vezes), e a velocidade aumenta de 0,000306 para 0,000544 (aproximadamente 1,78 vezes também). Isso sugere que a ordem em relação a
é 1, já que a velocidade aumentou proporcionalmente à concentração.
Passo 6
Agora, vamos determinar a ordem em relação a
comparando o Experimento 1 e o Experimento 3:
- Experimento 1:
, - Experimento 3:
,
A concentração de
aumenta de 0,52 para 0,84 (aproximadamente 1,62 vezes), e a velocidade aumenta de 0,000306 para 0,000316 (muito pouco). Isso indica que a reação é zero-ordem em relação a
:
Passo 7
Agora, precisamos determinar a ordem em relação a
. Vamos usar os dados do Experimento 1 e do Experimento 4:
- Experimento 1:
, - Experimento 4:
,
Aqui, a concentração de
permanece a mesma, então a pequena variação na velocidade pode ser considerada como não significativa, sugerindo que a ordem em relação a
também é zero:
Passo 8
Agora que temos as ordens das reações, a lei de velocidade fica:
Ou seja, a velocidade depende apenas da concentração de
.
Passo 9
Para encontrar a constante de velocidade
, vamos usar qualquer um dos dados experimentais. Vamos usar o Experimento 1:
Substituindo os valores:
Resolvendo para
:
Resposta
A lei de velocidade da reação é:
E a constante de velocidade
é aproximadamente 0,189 dm³ mol��¹ s⁻¹.
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