A reação
foi estudada e forneceu os seguintes resultados:
Experimento |
|
|
Velocidade
|
---|---|---|---|
1 | 0,060 | 0,030 | 0,02480 |
2 | 0,020 | 0,030 | 0,00276 |
3 | 0,020 | 0,090 | 0,00828 |
a. Determine a lei da velocidade.
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão juntos! O enunciado nos dá uma reação química e resultados de três experimentos que mostram como a velocidade da reação muda com as concentrações dos reagentes. Nosso objetivo aqui é descobrir qual é a lei da velocidade dessa reação. Para isso, vamos usar conceitos de cinética química, especificamente a determinação da lei da velocidade a partir de dados experimentais.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a reação química que está acontecendo:
Queremos encontrar uma relação que nos diga como a velocidade da reação (
) depende das concentrações dos reagentes (
e
). A forma geral da lei da velocidade é:
Aqui,
é a constante de velocidade, e
e
são os ordens da reação em relação a cada reagente. Nosso trabalho é descobrir os valores de
e
.
Passo 3
Vamos começar determinando o valor de
, que é a ordem da reação em relação ao
.
Comparando os Experimentos 1 e 2:
-
Experimento 1:
-
-
- Velocidade
-
-
Experimento 2:
-
-
- Velocidade
-
Aqui, a concentração de
permanece a mesma, enquanto a concentração de
é reduzida para um terço (de 0,060 para 0,020). A velocidade da reação também muda.
Vamos relacionar as mudanças usando a lei da velocidade:
Substituindo os valores:
Sabemos que
, então:
Passo 4
Agora vamos determinar o valor de
, que é a ordem da reação em relação ao
.
Comparando os Experimentos 2 e 3:
-
Experimento 2:
-
-
- Velocidade
-
-
Experimento 3:
-
-
- Velocidade
-
Aqui, a concentração de
permanece a mesma, enquanto a concentração de
é triplicada (de 0,030 para 0,090). A velocidade da reação também muda.
Vamos usar a lei da velocidade novamente:
Substituindo os valores:
Sabemos que
, então:
Resposta
A lei da velocidade da reação é: