Enunciado
Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 14.1 - Ex. 35
A decomposição do cloreto de sulfurila, , segue uma cinética de primeira ordem e , em uma de- terminada temperatura. (a) Determine a meia-vida da reação. (b) Determine o tempo necessário para que a concentração de caia até de sua concentração inicial. (c) Se de foram selados em um reator de e aquecidos na tempera- tura acima, que massa restará após ?
Passo 1
Para resolver esse exercício, iremos partir da equação de primeira ordem já deduzida da página 573 do Atkins, capítulo 14.
Reorganizando temos:
Passo 2
(a) O tempo de meia vida, é o tempo que leva para concentração inicial cair pela metade.
Substituindo na equação de primeira ordem antes de ser reorganizada (pode ser feito na outra equação) temos:
Relembrando que:
Aplicando na equação:
Dividindo ambos os lados por
Multiplicando ambos os lado por
Relembrando que
Ficamos com:
Como estamos trabando com tempo de meia vida:
Então:
Passo 3
Aplicando os valores na equação do tempo de meia vida de primeira ordem, temos:
Passo 4
(b) Temos que calcular o tempo onde
Substituindo na fómula da equação de segunda ordem temos:
Relembrando que:
Aplicando na equação:
Dividindo ambos os lados por
Multiplicando ambos os lado por
Relembrando que
Ficamos com:
Aplicando na fórmula temos:
Passo 5
(c) Como tempos o tempo e a constante de velocidade, podemos utilizar essa fórmula
Primeiro precisamos calcular a concentração de para aplicar na fórmula
E precisamos converter o tempo para a mesma unidade da constante de velocidade
Para converter multiplicamos a parte de cima e o resultado é dividido pelo resultado da multiplicação da parte de baixo
Aplicando na fórmula, podemos descobrir a e em seguida determinar sua massa
Passo 6
Agora para determinar a massa, utilizamos a fórmula de concentração
Resposta
(a)
(b)
(c)