A lei de velocidade para a reação
é de primeira ordem na concentração de
. Obtenha uma expressão que descreva o comportamento da concentração do produto,
, em função do tempo.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre uma reação química onde o
se transforma em
. A gente precisa achar uma expressão que mostre como a concentração de
muda com o tempo. A matéria envolvida aqui é a cinética química, mais especificamente a lei das velocidades. Vamos precisar entender que a reação é de primeira ordem na concentração de
, ou seja, a velocidade depende linearmente dessa concentração.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a lei da velocidade para a reação. Como é de primeira ordem em
, a velocidade (
) é dada por:
Aqui,
é a constante de velocidade da reação. Essa equação nos diz que a taxa com que
está reagindo depende diretamente da sua concentração.
Passo 3
Agora, vamos pensar em como a concentração de
muda com o tempo. Para reações de primeira ordem, a concentração de reagente decai exponencialmente. A equação que descreve isso é:
Onde
é a concentração inicial de
e
é o tempo.
Passo 4
Agora, precisamos relacionar isso com a formação de
. Da equação da reação, vemos que para cada molécula de
que reage, formam-se 2 moléculas de
. Então, a concentração de
vai depender de quanto
já reagiu.
Passo 5
Vamos chamar a concentração de
de
. A variação de
com o tempo é o dobro da variação de
porque 1
gera 2
. Então:
Substituindo a expressão de
que encontramos:
Passo 6
Agora, vamos simplificar essa expressão:
Essa é a expressão que descreve como a concentração de
varia com o tempo.
Resposta
A concentração de
em função do tempo é dada por:
Exercícios relacionados
A
a decomposição térmica da arsina ocorre de acordo com a reação química
A essa temperatura foram obtidos os dados apresentados no quadro abaixo:
Tempo/h | 0,0 | 3,0 | 4,0 | 5,0 | 6,0 | 7,0 | 8,0 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
|
2,16 | 1,64 | 1,51 | 1,37 | 1,26 | 1,15 | 1,05 |
(a) Qual é a ordem da reação; (b) calcule a constante de velocidade.
O quadro abaixo apresenta os dados experimentais obtidos para a decomposição de um reagente
em
:
Experimento |
|
|
---|---|---|
1 | 0,15 | 0,05 |
2 | 0,30 | 0,10 |
3 | 0,60 | 0,20 |
Determine a ordem da reação. Calcule a constante de velocidade e, então, a velocidade de decomposição de
, quando
.
(a) Estime a frequência de colisões que as moléculas de um gás realizam em uma pressão de
e
e, também,
(b) o livre caminho médio que estas moléculas percorrem entre duas colisões.
(b) o livre caminho médio que estas moléculas percorrem entre duas colisões.
Considere um gás em temperatura constante. Se a pressão é duplicada, qual o seu efeito:
(a) na frequência de colisão das moléculas;
(b) no livre caminho médio das moléculas do gás.
(a) na frequência de colisão das moléculas;
(b) no livre caminho médio das moléculas do gás.