Considere que o sistema representado pela equação abaixo esteja em equilíbrio:
a) Determine, por meio da análise dos dados que constam no quadro abaixo, a lei de velocidade para a reação representada.
Experimento |
|
|
Velocidade inicial
|
---|---|---|---|
1 | 0,10 | 0,20 | 24 |
2 | 0,25 | 0,20 | 150 |
3 | 0,10 | 0,50 | 60 |
4 | 0,35 | 0,50 | 735 |
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa descobrir a lei de velocidade para a reação química que está em equilíbrio:
Para isso, vamos usar os dados que a tabela nos dá sobre as concentrações iniciais de
e
, além das velocidades iniciais da reação. Vamos precisar entender como a velocidade da reação depende das concentrações dos reagentes.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a lei de velocidade geral para uma reação pode ser escrita como:
Aqui,
é a constante da velocidade, e
e
são os ordens da reação em relação a
e
, respectivamente. Nosso objetivo é descobrir os valores de
e
usando os dados dos experimentos.
Passo 3
Vamos começar determinando o valor de
, a ordem da reação em relação a
. Para isso, escolhemos dois experimentos onde a concentração de
é a mesma, assim podemos focar apenas na variação de
. Olha só:
- Experimento 1:
mol/L, Velocidade = 24 mol/(L·s) - Experimento 2:
mol/L, Velocidade = 150 mol/(L·s)
A relação entre as velocidades e concentrações é:
Substituindo os valores:
Para resolver isso, aplicamos o logaritmo:
Então,
.
Passo 4
Agora, vamos encontrar o valor de
, a ordem da reação em relação a
. Escolhemos dois experimentos onde a concentração de
é a mesma:
- Experimento 1:
mol/L, Velocidade = 24 mol/(L·s) - Experimento 3:
mol/L, Velocidade = 60 mol/(L·s)
A relação é:
Como as bases são iguais, os expoentes também devem ser:
Passo 5
Agora que temos
e
, podemos montar a lei de velocidade:
Para encontrar o valor de
, usamos qualquer um dos experimentos. Vamos usar o Experimento 1:
Resposta
A lei de velocidade para a reação é: