A qualidade da água da chuva pode variar em função do tipo de carga poluidora e das condições meteorológicas. O dióxido de nitrogênio é um dos principais poluentes da atmosfera. A reação entre o dióxido de nitrogênio e o ozônio, encontrado na troposfera, foi estudada a 231 K. A experiência mostrou que a reação é de primeira ordem em relação ao dióxido de nitrogênio e ao ozônio:
Como se altera a velocidade da reação se a concentração de dióxido de nitrogênio for duplicada? Justifique sua resposta.
Como se altera a velocidade da reação se a concentração de dióxido de nitrogênio for duplicada? Justifique sua resposta.
Passo 1
Então, galera! A gente tem um exercício sobre a qualidade da água da chuva e como ela é afetada por poluentes, especificamente o dióxido de nitrogênio (NO₂) e o ozônio (O₃). A questão quer saber como a velocidade da reação entre esses dois poluentes muda se a concentração de dióxido de nitrogênio for duplicada. Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre cinética química, que estuda a velocidade das reações químicas, e como a ordem de reação influencia essa velocidade.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar que a velocidade da reação pode ser descrita pela lei de velocidade. Para uma reação onde cada reagente tem uma certa ordem, a lei de velocidade é dada por:
Aqui,
é a constante da reação, e
e
são as ordens da reação em relação ao NO₂ e ao O₃, respectivamente.
Passo 3
De acordo com o enunciado, a reação é de primeira ordem em relação ao dióxido de nitrogênio e também de primeira ordem em relação ao ozônio. Isso significa que
e
. Então, a lei de velocidade fica:
Isso nos mostra que a velocidade da reação depende diretamente das concentrações de ambos os reagentes.
Passo 4
Agora, queremos saber o que acontece com a velocidade da reação se a concentração de
for duplicada. Vamos supor que a concentração inicial de
seja
e, após a duplicação, ela passa a ser
. Substituindo na lei de velocidade:
Comparando com a velocidade original:
Isso mostra que a velocidade da reação dobra.
Resposta
A velocidade da reação dobra quando a concentração de dióxido de nitrogênio é duplicada.