Um mecanismo possível para a reação entre óxido nítrico e oxigênio é dado a seguir:
Etapa 1 (Rápida):
Etapa 2 (Lenta):
c) Qual é o efeito do aumento da concentração de produto
sobre a velocidade da reação?
Justifique todas as respostas.
Etapa 1 (Rápida):
Etapa 2 (Lenta):
c) Qual é o efeito do aumento da concentração de produto
Justifique todas as respostas.
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos uma reação química envolvendo óxido nítrico (
) e oxigênio (
). A reação acontece em duas etapas:
- Etapa Rápida:
- Etapa Lenta:
Estamos estudando cinética química, ou seja, como a taxa (velocidade) da reação depende das concentrações dos reagentes. O que queremos descobrir aqui é: o que acontece com a velocidade da reação se aumentarmos a concentração de
? Para isso, vamos usar conceitos de equilíbrio químico e leis das taxas de reação.
Passo 2
Primeiro, vamos olhar para a Etapa 1, que é a rápida e está em equilíbrio. Num equilíbrio químico, a taxa direta (formação de
) é igual à taxa inversa (quebra de
). Podemos expressar isso com a constante de equilíbrio (
):
Aqui,
é a concentração do intermediário
, e
e
são as concentrações dos reagentes.
Passo 3
Queremos expressar
em termos de
e
. A partir da equação do equilíbrio:
Isso significa que a concentração de
depende diretamente das concentrações de
e
.
Passo 4
Agora, vamos para a Etapa 2, que é a lenta e determina a velocidade da reação. A taxa dessa etapa pode ser expressa por uma lei de velocidade:
Aqui,
é a constante de velocidade para a etapa lenta.
Passo 5
Substituímos
na equação da velocidade com a expressão que encontramos no passo 3:
Simplificando:
Podemos combinar
e
em uma nova constante (
):
Isso nos mostra que a velocidade da reação depende do quadrado da concentração de
e da concentração de
.
Passo 6
Agora, analisando a equação da velocidade:
Se aumentarmos
, como isso afeta a velocidade? Vejamos:
- A velocidade é proporcional a
, o que significa que se dobrar, a velocidade vai aumentar por um fator de . - Ou seja, aumentar a concentração de
faz a reação acelerar significativamente.
Resposta
Aumentar a concentração de
aumenta a velocidade da reação, e como a velocidade depende do quadrado de
, essa aceleração é proporcional a
. Portanto, dobrar
quadruplica a velocidade da reação.