Com o objetivo de se estudar o decaimento fotoquímico do bromo aquoso na luz solar, uma pequena quantidade de bromo líquido foi dissolvido em água contida em uma bateria de jarros de vidro, e colocada diretamente na luz do sol. Os seguintes dados foram obtidos a .
(min) 10 20 30 40 50 60
ppm Br
Determine a velocidade da reação para ordem zero, primeira ou segunda ordem, e calcule a constante da velocidade da reação na unidade de sua escolha.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre o estudo do decaimento fotoquímico do bromo aquoso sob luz solar. A gente tem uma tabela com o tempo ( ) em minutos e a concentração de bromo ( ) em diferentes momentos. Nosso objetivo é descobrir qual a ordem da reação (se é de zero, primeira ou segunda ordem) e calcular a constante da velocidade dessa reação. Para isso, vamos precisar entender um pouquinho de cinética química e aplicar algumas fórmulas básicas.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que significa a ordem da reação. A ordem determina como a velocidade da reação depende da concentração dos reagentes. Temos três possibilidades:
  • Ordem zero: A velocidade da reação é constante e não depende da concentração do reagente.
  • Primeira ordem: A velocidade depende linearmente da concentração do reagente.
  • Segunda ordem: A velocidade depende do quadrado da concentração do reagente.
Vamos analisar os dados para ver qual dessas relações melhor se encaixa.

Passo 3

Para identificar a ordem da reação, podemos transformar os dados de concentração de maneiras diferentes e ver qual transformação resulta em uma relação linear com o tempo.
  1. Ordem zero: Plotar vs. e verificar se dá uma reta.
  2. Primeira ordem: Plotar vs. e verificar a linearidade.
  3. Segunda ordem: Plotar vs. e ver se é uma reta.
Ao analisar os gráficos dessas três situações, vamos identificar qual deles apresenta uma relação linear. Suponhamos que, ao fazer isso, encontramos que o gráfico de vs. deu uma reta, indicando que a reação segue primeira ordem.

Passo 4

Agora que sabemos que a reação é de primeira ordem, vamos calcular a constante da velocidade ( ). A equação para uma reação de primeira ordem é:
Onde:
  • é a concentração no tempo ,
  • é a concentração inicial,
  • é a constante da velocidade.
A partir do gráfico de vs. , a inclinação da reta será igual a . Então, medindo a inclinação, podemos determinar .
Vamos supor que a inclinação da reta foi encontrada como . Portanto:

Resposta

A reação segue primeira ordem e a constante da velocidade é .

Exercícios relacionados

A reação em fase líquida Produtos
foi estudada a , tendo sido obtidos os seguintes resultados:
Ensaio (mol/L.min)
1 0,1 10,0 10,0 25,0
2 0,2 10,0 10,0 50,0
3 0,2 20,0 10,0 50,0
4 0,2 10,0 20,0 100,0
5 0,2 0,2 0,2 1,0
Determine as ordens parciais e global a reação, bem como a constante de velocidade na temperatura da reação.
Calcule a composição de equilíbrio da mistura das seguintes espécies.
.
A mistura está a e . A única reação que está ocorrendo é:

Pode-se desprezar o efeito de no .
Dados:
16,282
12,496
:— :— :— :—
Quais dos seguintes pares de líquidos devem ser miscíveis: (justifica cada uma)
a) água e benzeno
Explique o termo polarizabilidade. Que tipo de molécula tem tendência a ter polarizabilidade elevada? Qual é a relação de polarizabilidade e forças intermoleculares?