Onde: -ra = Velocidade da reação; Cao= concentração inicial de
Conversão de
; Xe = Conversão no equilíbrio e K1 e K2 = Constantes da reação reversível.
Pergunta: Discuta a validade desta equação.
Onde: -ra = Velocidade da reação; Cao= concentração inicial de
Pergunta: Discuta a validade desta equação.
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você me trouxe uma equação que relaciona a velocidade de uma reação química reversível. O enunciado pede para discutir se essa equação é válida. Para isso, vamos precisar entender um pouco de cinética química, que estuda a velocidade das reações, e também o equilíbrio químico, que acontece quando a reação direta e a inversa ocorrem na mesma velocidade. Vamos usar conceitos como concentração inicial, conversão de reagentes, e constantes de velocidade para analisar essa equação.
Passo 2
Primeiro, vamos entender os símbolos na equação:
Aqui:
-
é a velocidade da reação para o reagente A. -
é a concentração inicial de A. -
é a conversão de A, ou seja, a fração de A que foi consumida na reação. -
é a conversão no equilíbrio, quando a reação não avança mais. -
e são as constantes de velocidade das reações direta e inversa, respectivamente. -
é uma constante relacionada à reação reversível.
Passo 3
Agora, vamos lembrar que em uma reação reversível, temos uma reação direta (endo à formação de produtos) e uma reação inversa (voltando aos reagentes). A velocidade da reação direta pode ser dada por:
E a velocidade da reação inversa por:
No equilíbrio, essas velocidades são iguais, ou seja,
. Isso nos leva a:
Onde
e
são as concentrações de A e P no equilíbrio.
Passo 4
Voltando à equação que estamos analisando, ela relaciona a velocidade da reação
com as concentrações e conversões. Para a equação ser válida, ela deve derivar das leis de velocidade das reações diretas e inversas e considerar o equilíbrio.
Vamos verificar se a equação considera corretamente a contribuição das reações direta e inversa e como elas afetam a velocidade da reação.
Passo 5
Observando a equação:
Podemos notar que o numerador envolve a concentração inicial
, a constante de velocidade
, e uma expressão que depende da conversão no equilíbrio e da conversão atual. O denominador envolve a constante
e a conversão no equilíbrio.
Para que essa equação seja válida, ela deve considerar adequadamente como a conversão atual
afeta a velocidade, levando em conta a reversibilidade da reação e o equilíbrio estabelecido.
Passo 6
Além disso, a equação deve estar de acordo com a expressão da constante de equilíbrio
, que relaciona as constantes de velocidade das reações direta e inversa:
Isso é importante para garantir que a relação entre as velocidades direta e inversa esteja correta no equilíbrio.
Resposta
Após analisar os componentes da equação e as condições necessárias para uma reação reversível, concluímos que a equação apresentada é válida sob as suposições de que a reação atenda às leis de velocidade adequadas e que o equilíbrio seja corretamente incorporado na relação entre conversão e velocidade. Ela considera tanto a conversão atual quanto a conversão no equilíbrio, refletindo a influência das reações direta e inversa na velocidade da reação. Portanto, a equação é válida para descrever a velocidade da reação reversível nas condições especificadas.