A reação entre
e
é dada pela equação:
Com grande excesso de
. A pressão parcial do ozônio
é dada em função do tempo na tabela a seguir.
|
0 | 30 | 60 | 120 | 180 | 240 |
---|---|---|---|---|---|---|
|
1,76 | 1,04 | 0,79 | 0,52 | 0,37 | 0,29 |
A reação é de primeira ou segunda ordem em relação ao ozônio?
Passo 1
Beleza, vamos ver o que o problema está pedindo. Temos uma reação química entre
e
. A equação balanceada é:
A gente sabe que tem um excesso de
, então a reação depende principalmente de como o ozônio (
) está agindo ao longo do tempo. Queremos descobrir se a reação é de primeira ou segunda ordem em relação ao ozônio. Para isso, vamos usar conceitos de cinética química, que estuda a velocidade das reações.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa a ordem da reação. A ordem indica como a velocidade da reação depende da concentração dos reagentes:
-
Primeira ordem: A velocidade depende diretamente da concentração do reagente. A equação integrada é:Onde
é a constante de velocidade. -
Segunda ordem: A velocidade depende do quadrado da concentração do reagente. A equação integrada é:
Vamos usar os dados da pressão parcial do ozônio (
) ao longo do tempo para ver qual dessas equações se aplica melhor.
Passo 3
Como não temos gráficos aqui, vamos calcular os valores de
e
para cada tempo e ver qual deles apresenta uma variação mais linear com o tempo.
Calculando
:
|
|
|
---|---|---|
0 | 1,76 | 0,564 |
30 | 1,04 | 0,039 |
60 | 0,79 | -0,236 |
120 | 0,52 | -0,653 |
180 | 0,37 | -0,994 |
240 | 0,29 | -1,238 |
Calculando
:
|
|
|
---|---|---|
0 | 1,76 | 0,568 |
30 | 1,04 | 0,962 |
60 | 0,79 | 1,266 |
120 | 0,52 | 1,923 |
180 | 0,37 | 2,703 |
240 | 0,29 | 3,448 |
Passo 4
Agora, vamos observar como essas duas colunas variam com o tempo.
- Para
, a variação não é perfeitamente linear, mas diminui de forma gradual. - Para
, a variação parece aumentar de maneira mais linear à medida que o tempo passa.
Como a relação de segunda ordem resulta em uma relação linear entre
e o tempo, e isso parece ser o caso aqui, estamos inclinados a pensar que a reação é de segunda ordem em relação ao ozônio.
Passo 5
Para confirmar, podemos calcular o comportamento linear usando duas temperaturas e ver se a razão se mantém constante, mas simplificando aqui, observamos que a variação de
com o tempo é mais consistente e linear comparada à de
.
Resposta
A reação é de segunda ordem em relação ao ozônio (
).
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for
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se a velocidade da reação for
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|
0,12 | 0,96 | 2,24 | 3,20 | 4,00 |
---|---|---|---|---|---|
|
8,49 | 7,10 | 5,79 | 5,20 | 4,77 |
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