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:
c) a velocidade da reação quando e [B]=0,100 mol/L
c) a velocidade da reação quando
Passo 1
Vamos lá! A gente tem uma reação química onde A e B se transformam em C:
. O exercício nos dá velocidades iniciais dessa reação com diferentes concentrações de A e B. Nosso objetivo aqui é descobrir qual seria a velocidade da reação quando a concentração de A for 0,050 mol/L e a de B for 0,100 mol/L. Para isso, vamos usar conceitos de cinética química, onde analisamos como as concentrações dos reagentes afetam a velocidade da reação.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender a lei da velocidade da reação. Em geral, a velocidade (
) pode ser expressa como:
Aqui,
é a constante da velocidade, e
e
são os ordens da reação em relação a A e B, respectivamente. Nosso objetivo é descobrir esses expoentes e a constante
usando os dados dos experimentos fornecidos.
Passo 3
Vamos comparar os Experimentos 1 e 2 para encontrar o valor de
. Observamos que a concentração de B dobra de 0,100 para 0,200 mol/L, enquanto a concentração de A permanece a mesma. A velocidade também permanece a mesma:
- Experimento 1:
mol/L, mol/L, mol/L/s - Experimento 2:
mol/L, mol/L, mol/L/s
Como a velocidade não mudou quando a concentração de B dobrou, isso sugere que a reação é de ordem zero em relação a B. Ou seja,
.
Passo 4
Agora, vamos comparar os Experimentos 1 e 3 para encontrar o valor de
. Aqui, a concentração de A dobra de 0,100 para 0,200 mol/L, enquanto a concentração de B permanece a mesma. A velocidade aumenta de
para
mol/L/s:
- Experimento 1:
mol/L, mol/L, mol/L/s - Experimento 3:
mol/L, mol/L, mol/L/s
A velocidade quadruplica quando a concentração de A dobra, indicando que a reação é de segunda ordem em relação a A. Assim,
.
Passo 5
Agora que temos
e
, nossa lei de velocidade fica:
Precisamos encontrar o valor de
. Podemos usar qualquer um dos experimentos para isso. Vamos usar o Experimento 1:
Resolvendo para
:
Passo 6
Agora que já temos a constante
, podemos calcular a velocidade da reação para as concentrações dadas:
mol/L e
mol/L.
Usando a lei da velocidade:
Resposta
A velocidade da reação quando
mol/L e
mol/L é
mol/L/s.