Uma decomposição unimolecular em superfície pode ser representada por três reações elementares a saber:
Adsorção reagente + superfície longrightarrow reagente-superfície ka
Dessorção reagente-superfície longrightarrow reagente + superfície kd
Decomposição reagente-superfície longrightarrow produto k
A decomposição da fosfina (PH3) que ocorre em superfície de tungstênio é um exemplo de decomposição unimolecular.
A ordem da reação quando a velocidade de decomposição predominar. Justifique a sua resposta.

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. A gente tem uma decomposição unimolecular na superfície, representada por três reações básicas: adsorção, dessorção e decomposição da molécula na superfície. A pergunta é: qual é a ordem da reação quando a decomposição é a etapa que mais domina? Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre cinética química e como essas reações acontecem na superfície.

Passo 2

Primeiro, vamos entender as três reações envolvidas:
  1. Adsorção: A molécula reagente se liga à superfície, formando um complexo reagente-superfície.
    Rea>=nte + Superfície longrightarrow Rea>=nte-Superfície ka íí
  2. Dessorção: O complexo reagente-superfície libera de volta a molécula reagente e a superfície.
    Rea>=nte-Superfície longrightarrow Rea>=nte + Superfície kd íí
  3. Decomposição: O complexo reagente-superfície se decompõe formando o produto.
    Rea>=nte-Superfície longrightarrow Produto k í

Passo 3

A decomposição unimolecular significa que a molécula reagente se decompõe sozinha na superfície, sem a necessidade de outra molécula para reagir. Nessa situação, a ordem da reação está relacionada a como a velocidade da reação depende da concentração do reagente.

Passo 4

Quando a decomposição é a etapa dominante, isso quer dizer que a taxa da reação depende principalmente da formação do produto a partir do complexo reagente-superfície. Nesse caso, podemos assumir que a desorção é menos significativa ou que o equilíbrio entre adsorção e desorção está atingido rapidamente.

Passo 5

Para determinar a ordem da reação, analisamos como a velocidade depende da concentração do reagente. Se a decomposição é o passo limitante, a velocidade da reação será proporcional à concentração do complexo reagente-superfície.

Passo 6

Assumindo que o equilíbrio entre adsorção e desorção é rápido, podemos usar a constante de equilíbrio para relacionar a concentração do complexo com a concentração do reagente na fase gasosa. Isso geralmente leva a uma dependência linear da velocidade em relação à concentração do reagente.

Passo 7

Portanto, a velocidade da reação será diretamente proporcional à concentração do reagente, indicando que a reação é de primeira ordem.

Resposta

A ordem da reação é primeira ordem quando a decomposição predomina.

Exercícios relacionados