(6,0) O íon persulfato reage com o íon iodeto em solução aquosa segundo a seguinte equação:
S2 O8^2- (aq)^2-+3 I^-(aq) 2 SO4 ^2-(aq)+I3^-(aq)
Os seguintes dados são obtidos a uma certa temperatura:
Experimento [S2 O8 ^2-](mol / L) [I](mol / L) Velocidade (mol / L / min
1 0,0200 0,0155 1,15 times 10^-4
2 0,0250 0,0200 1,85 times 10^-4
3 0,0300 0,0200 2,22 times 10^-4
4 0,0300 0,0275 3,06 times 10^-4
a. Qual é a ordem da reação em relação ao íon persulfato e ao íon iodeto? Qual será a ordem global da reação?

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem aqui uma reação química entre íons persulfato ( S2O8^2-) e íons iodeto ( I^-). A pergunta quer saber qual é a ordem da reação em relação a cada um desses íons e, depois, a ordem total da reação. Para resolver isso, vamos usar os dados experimentais de concentrações e velocidades da reação para descobrir como cada concentração afeta a velocidade.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que significa “ordem da reação”. A ordem em relação a um reagente indica como a concentração desse reagente influencia a velocidade da reação. Se a ordem for 1, a velocidade é diretamente proporcional à concentração; se for 2, a velocidade depende do quadrado da concentração, e assim por diante.

Passo 3

Agora, vamos analisar os dados experimentais para encontrar a ordem em relação ao íon persulfato ( S2O8^2-). Observando os experimentos 1 e 2:
  • No experimento 1, a concentração de S2O8^2- aumenta de 0,0200 para 0,0250 mol/L.
  • A velocidade da reação aumenta de 1,15 times 10^-4 para 1,85 times 10^-4 mol/(L·min).
Vamos calcular como a velocidade muda em relação à mudança na concentração:
Velocidade2Velocidade1 = 1,85 times 10^-41,15 times 10^-4 approx 1,61
[S2O8^2-]2[S2O8^2-]1 = 0,02500,0200 = 1,25
Agora, usamos a relação da lei de velocidade:
Velocidade2Velocidade1 = ( [S2O8^2-]2[S2O8^2-]1 )^m
Onde m é a ordem em relação ao persulfato. Substituindo:
1,61 = 1,25^m
Resolvendo para m, temos aproximadamente m approx 1,3, o que está próximo de 1, então podemos considerar que a ordem em relação a S2O8^2- é aproximadamente 1.

Passo 4

Agora, vamos descobrir a ordem em relação ao íon iodeto ( I^-). Vamos comparar os experimentos 2 e 3, onde a concentração de I^- permanece a mesma (0,0200 mol/L), mas a concentração de S2O8^2- aumenta de 0,0250 para 0,0300 mol/L.
No entanto, para isolar o efeito do I^-, vamos comparar os experimentos 3 e 4, onde a concentração de S2O8^2- é constante em 0,0300 mol/L, enquanto a concentração de I^- aumenta de 0,0200 para 0,0275 mol/L.
  • Velocidade no experimento 3: 2,22 times 10^-4 mol/(L·min)
  • Velocidade no experimento 4: 3,06 times 10^-4 mol/(L·min)
Vamos calcular a mudança na velocidade:
Velocidade4Velocidade3 = 3,06 times 10^-42,22 times 10^-4 approx 1,38
E a mudança na concentração de I^-:
[I^-]4[I^-]3 = 0,02750,0200 = 1,375
Aplicando na lei de velocidade:
Velocidade4Velocidade3 = ( [I^-]4[I^-]3 )^n
Onde n é a ordem em relação ao iodeto. Substituindo:
1,38 = 1,375^n
Resolvendo para n, temos aproximadamente n approx 1, então a ordem em relação a I^- é 1.

Resposta

A reação é de primeira ordem em relação ao íon persulfato ( S2O8^2-) e de primeira ordem em relação ao íon iodeto ( I^-). Portanto, a ordem global da reação é 2.

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