Determinou-se a constante de velocidade para a decomposição de primeira ordem de um composto orgânico, em diversas temperatura.
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0,00492 | 0,0216 | 0,095 | 0,326 | 1,15 |
---|---|---|---|---|---|
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5 | 15 | 25 | 35 | 45 |
Calcule a energia de ativação para a reação e a constante cinética a
.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! Aqui, a gente tem uma reação de decomposição de primeira ordem para um composto orgânico, e queremos descobrir duas coisas: a energia de ativação da reação e a constante cinética (k) a 30°C. Para isso, vamos usar a Equação de Arrhenius, que relaciona a constante de velocidade com a temperatura.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a Equação de Arrhenius. Ela é dada por:
Onde:
-
é a constante de velocidade, -
é o fator pré-exponencial, -
é a energia de ativação, -
é a constante dos gases (8,314 J/mol·K), -
é a temperatura em Kelvin.
Como queremos achar
, vamos rearranjar a equação. Usando logaritmos naturais, a equação fica:
Isso mostra que se plotarmos
versus
, teremos uma reta com inclinação igual a
. A partir daí, podemos calcular
.
Passo 3
Vamos transformar as temperaturas de Celsius para Kelvin, porque a equação precisa estar em Kelvin. A fórmula é:
Então, vamos converter todas as temperaturas:
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5 | 15 | 25 | 35 | 45 |
---|---|---|---|---|---|
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278,15 | 288,15 | 298,15 | 308,15 | 318,15 |
Passo 4
Agora, vamos calcular
para cada constante de velocidade:
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278,15 | 288,15 | 298,15 | 308,15 | 318,15 |
---|---|---|---|---|---|
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0,00492 | 0,0216 | 0,095 | 0,326 | 1,15 |
|
-5,313 | -3,832 | -2,352 | -1,120 | 0,141 |
Passo 5
Vamos montar uma tabela com
e
:
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0,003597 | 0,003470 | 0,003354 | 0,003245 | 0,003145 |
---|---|---|---|---|---|
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-5,313 | -3,832 | -2,352 | -1,120 | 0,141 |
Passo 6
Para encontrar a inclinação da reta, que é
, vamos usar dois pontos próximos de 30°C para facilitar. Vamos escolher
(298,15 K) e
(308,15 K).
Usando a fórmula da inclinação:
Substituindo os valores:
Passo 7
Sabemos que
, então:
Resolvendo para
:
Passo 8
Agora que temos
, vamos calcular a constante cinética a 30°C (303,15 K). Vamos rearranjar a Equação de Arrhenius para resolver
:
Como não temos o valor de
, podemos usar um dos valores dados para calcular
. Vamos usar
(298,15 K) e
:
Calculando o expoente:
Então:
Resolvendo para
:
Passo 9
Agora, vamos usar esse valor de
para encontrar
a 30°C (303,15 K):
Calculando o expoente:
Então:
Resposta
A energia de ativação da reação é aproximadamente 93,94 kJ/mol e a constante cinética a 30°C é cerca de 1,10 s
.
Exercícios relacionados
Os seguintes dados foram medidos para a reação
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Experimento |
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Velocidade inicial <br>
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1 | 0,250 | 0,250 | 0,2130 | ||
2 | 0,250 | 0,125 | 0,1065 | ||
3 | 0,200 | 0,100 | 0,0682 | ||
4 | 0,350 | 0,100 | 0,1193 | ||
5 | 0,175 | 0,100 | 0,0596 |
Determine a lei de velocidade, a constante de velocidade e ordem de reação.
Se a velocidade média da reação
vale
. Quanto é a velocidade média em função de cada participante da reação?
Fluoreto de cromo(II) e fluoreto de manganês(II) apresentam o íon central rodeado por seis ligantes fluoretos (
-). Os comprimentos das ligações
são equidistantes, enquanto que no composto de Cr (II) temos 4 ligações
equidistantes e duas ligações
mais curtas. Explique detalhadamente este comportamento.
Duas soluções foram preparadas por um aluno de química de coordenação contendo ânions complexos com geometrias diferentes. A primeira solução continha o ânion tetraédrico do tipo
; onde
é um metal
. A segunda, utilizando o mesmo metal, agora na presença de fluoretos, o ânion
foi formado.
Ambas as soluções tiveram seus espectros eletrônicos medidos em uma cubeta de 1 cm . Uma solução apresentou três absorções: e
; a outra apresentou apenas duas bandas: 655 nm e 432 nm . a) Calcule o
e o
de ambos os complexos. b) Diga quais são as transições observadas em ambos os complexos. c) Calcule o valor de B e caso tenha uma banda sobreposta, preveja qual o valor de absorção desta transição em nm e
.
Ambas as soluções tiveram seus espectros eletrônicos medidos em uma cubeta de 1 cm . Uma solução apresentou três absorções: