A velocidade inicial da reação hipotética
foi medida com diferentes concentrações iniciais de A e B e os resultados foram os seguintes:
Experimento |
|
|
Velocidade inicial Mol/L/seg |
---|---|---|---|
1 | 0,100 | 0,100 |
|
2 | 0,100 | 0,200 |
|
3 | 0,200 | 0,100 |
|
Com estes dados, determinar:
a) a lei de velocidade da reação
a) a lei de velocidade da reação
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem uma reação química onde A + B se transformam em C. O problema nos dá as concentrações iniciais de A e B em três experimentos diferentes e as velocidades iniciais dessas reações. Nosso objetivo aqui é descobrir qual é a lei de velocidade dessa reação, ou seja, como a velocidade depende das concentrações de A e B.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a lei de velocidade geral para uma reação desse tipo pode ser escrita assim:
Aqui, $ k $ é a constante de velocidade, e $ m $ e $ n $ são as ordens da reação em relação a A e B, respectivamente. Nosso trabalho é encontrar os valores de $ m $ e $ n $ usando os dados dos experimentos.
Passo 3
Vamos começar comparando os Experimento 1 e Experimento 2. Olha só:
- No Experimento 1:
, , - No Experimento 2:
, ,
Aqui, a concentração de A ficou a mesma, mas a de B dobrou (de 0,100 para 0,200 mol/L). E o que aconteceu com a velocidade? Nada mudou! Ainda é
.
Isso significa que a velocidade não depende da concentração de B. Logo, a ordem da reação em relação a B, $ n $, é zero.
Passo 4
Agora, vamos comparar o Experimento 1 com o Experimento 3:
- No Experimento 1:
, , - No Experimento 3:
, ,
Agora, a concentração de B ficou a mesma, mas a de A dobrou (de 0,100 para 0,200 mol/L). E o que aconteceu com a velocidade? Ela quadruplicou! Passou de
para
.
Isso indica que a velocidade depende da concentração de A ao quadrado, ou seja, a ordem da reação em relação a A, $ m $, é 2.
Resposta
A lei de velocidade da reação é:
Ou simplificando: