A reação
segue uma cinética de segunda ordem com constante de velocidade
a
. Se a concentração inicial de
é
, calcule:
A velocidade da reação e a concentração de reagente após 3,0 minutos
A velocidade da reação e a concentração de reagente após 3,0 minutos
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem uma reação química onde o dióxido de nitrogênio (
) se transforma em monóxido de nitrogênio (
) e oxigênio (
). Essa reação segue uma cinética de segunda ordem, ou seja, a velocidade depende do quadrado da concentração de
.
Vamos precisar usar a fórmula da velocidade para reações de segunda ordem e a equação que relaciona a concentração com o tempo nesse tipo de cinética.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a velocidade da reação no início, quando a concentração de
é
.
A fórmula da velocidade para uma reação de segunda ordem é:
Onde:
-
é a constante de velocidade. -
é a concentração inicial de .
Passo 3
Vamos substituir os valores na fórmula:
Calculando o quadrado da concentração:
Agora, multiplicamos pelos valores:
Passo 4
Agora, vamos calcular a concentração de
após 3,0 minutos. Primeiro, precisamos converter o tempo para segundos, já que a constante de velocidade está em segundos.
Passo 5
Para reações de segunda ordem, a relação entre concentração e tempo é dada por:
Onde:
Passo 6
Vamos substituir os valores na equação:
Calculando cada termo:
Somando:
Passo 7
Agora, para encontrar
, invertemos o valor:
Resposta
A velocidade da reação é de
e a concentração de
após 3,0 minutos é aproximadamente
.