Esboce os gráficos da variação da concentração de reagente com o tempo em uma reação de ordem zero e em uma reação de primeira ordem. Explique a diferença entre eles.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente desenhar os gráficos que mostram como a concentração de um reagente muda com o tempo em duas situações diferentes: uma reação de ordem zero e outra de primeira ordem. Para resolver isso, vamos precisar entender o que são reações de zero e primeira ordem, e como a concentração varia ao longo do tempo nesses casos.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre reações de ordem zero. Nessa situação, a taxa de reação é constante e não depende da concentração do reagente. Isso significa que a concentração diminui de maneira linear com o tempo. A equação que descreve uma reação de ordem zero é:
Então, se a gente plotar a concentração em função do tempo, teremos uma linha reta com declive constante, descendo até chegar a zero.
Passo 3
Agora, vamos entender as reações de primeira ordem. Aqui, a taxa de reação depende diretamente da concentração do reagente. A concentração diminui de forma exponencial ao longo do tempo. A equação para uma reação de primeira ordem é:
Se rearranjarmos, temos:
No gráfico, isso se traduz em uma curva que começa em uma concentração inicial e se aproxima assintoticamente de zero, mas nunca toca o eixo horizontal.
Passo 4
Agora que entendemos as duas ordens de reação, vamos resumir as diferenças nos gráficos:
- Reação de ordem zero: Gráfico linear, concentração diminui igualmente a cada intervalo de tempo.
- Reação de primeira ordem: Gráfico exponencial, concentração diminui rapidamente no início e depois mais lentamente conforme o tempo passa.
Isso acontece porque, na ordem zero, a taxa não depende da concentração, enquanto na primeira ordem, quanto maior a concentração, maior a taxa de reação.
Resposta
Em resumo, o gráfico da concentração de reagente em uma reação de ordem zero é uma linha reta descendente, indicando uma diminuição linear com o tempo. Já em uma reação de primeira ordem, o gráfico é uma curva exponencial que diminui rapidamente no início e se estabiliza conforme o tempo avança. A principal diferença está na dependência da taxa de reação em relação à concentração: constante na ordem zero e proporcional na primeira ordem.