Um mecanismo possível para a reação entre óxido nítrico e oxigênio é dado a seguir:
Etapa 1 (Rápida): NO(g)+O2(g) Leftrightarrow NO3(g)
Etapa 2 (Lenta): NO(g)+NO3(g) 2 NO2(g)
c) Qual é o efeito do aumento da concentração de produto NO(g) sobre a velocidade da reação?
Justifique todas as respostas.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Temos uma reação química envolvendo óxido nítrico ( NO) e oxigênio ( O2). A reação acontece em duas etapas:
  1. Etapa Rápida: NO(g) + O2(g) Leftrightarrow NO3(g)
  2. Etapa Lenta: NO(g) + NO3(g) 2 NO2(g)
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 NO? 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 NO3) é igual à taxa inversa (quebra de NO3). Podemos expressar isso com a constante de equilíbrio ( K):
K = [NO3][NO][O2]
Aqui, [NO3] é a concentração do intermediário NO3, e [NO] e [O2] são as concentrações dos reagentes.

Passo 3

Queremos expressar [NO3] em termos de [NO] e [O2]. A partir da equação do equilíbrio:
[NO3] = K cdot [NO] cdot [O2]
Isso significa que a concentração de NO3 depende diretamente das concentrações de NO e O2.

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:
Velocidade = k cdot [NO] cdot [NO3]
Aqui, k é a constante de velocidade para a etapa lenta.

Passo 5

Substituímos [NO3] na equação da velocidade com a expressão que encontramos no passo 3:
Velocidade = k cdot [NO] cdot (K cdot [NO] cdot [O2])
Simplificando:
Velocidade = kK cdot [NO]^2 cdot [O2]
Podemos combinar k e K em uma nova constante ( k'):
Velocidade = k' cdot [NO]^2 cdot [O2]
Isso nos mostra que a velocidade da reação depende do quadrado da concentração de NO e da concentração de O2.

Passo 6

Agora, analisando a equação da velocidade:
Velocidade = k' cdot [NO]^2 cdot [O2]
Se aumentarmos [NO], como isso afeta a velocidade? Vejamos:
  • A velocidade é proporcional a [NO]^2, o que significa que se [NO] dobrar, a velocidade vai aumentar por um fator de 2^2 = 4.
  • Ou seja, aumentar a concentração de NO faz a reação acelerar significativamente.

Resposta

Aumentar a concentração de NO(g) aumenta a velocidade da reação, e como a velocidade depende do quadrado de [NO], essa aceleração é proporcional a [NO]^2. Portanto, dobrar NO quadruplica a velocidade da reação.

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