Acontecerá com a velocidade da reação quando a concentração de dióxido de nitrogênio for duplicada

Os exercícios sobre ordem da reação mostram a relação matemática que existe entre a velocidade da reação e a concentração em quantidade de matéria dos reagentes.

Acontecerá com a velocidade da reação quando a concentração de dióxido de nitrogênio for duplicada
Acontecerá com a velocidade da reação quando a concentração de dióxido de nitrogênio for duplicada
Acontecerá com a velocidade da reação quando a concentração de dióxido de nitrogênio for duplicada
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(ITA-SP) Uma certa reação química é representada pela equação:

2 A(g) + 2 B(g) → C(g)

onde A, B e C significam as espécies químicas que são colocadas para reagir. Verificou-se experimentalmente numa certa temperatura que a velocidade desta reação quadruplica com a duplicação da concentração da espécie A, mas não depende das concentrações das espécies B e C. Assinale a opção que contém, respectivamente, a expressão CORRETA da velocidade e o valor CORRETO da ordem da reação:

a) v = k [A]2 . [B]2 e 4

b) v = k [A]2 . [B]2 e 3

c) v= k [A]2 . [B]2 e 2

d) v = k [A]2 e 4

e) v = k [A]2 e 2

(Cefet-PR) A reação:

NO2(g) + CO(g) → CO2(g) + NO(g)

é de segunda ordem em relação ao NO2(g) e de ordem zero em relação ao CO(g). Em determinadas condições de pressão e temperatura, essa reação ocorre com velocidade v. Se triplicarmos a concentração de NO2(g) e duplicarmos a concentração de CO(g), a nova velocidade de reação v1 será igual a:

a) 3v

b) 6v

c) 9v

d) 12v

e) 18v

Os dados da tabela abaixo se referem à reação 2 A + 3B → C.

Acontecerá com a velocidade da reação quando a concentração de dióxido de nitrogênio for duplicada

Exercício sobre ordem da reação

Determine a ordem global dessa reação:

a) 1

b) 2

c) 3

d) 4

e) 5

A velocidade da reação química 2 A + 3B → C + D é independente de A e fica quatro vezes maior quando dobramos a concentração de B. Determine a ordem da reação em relação a B:

a) 0

b) 1

c) 2

d) 3

e) 4

Alternativa “e”.

Temos a lei da velocidade genericamente como v = k [A]α . [B]β.

O enunciado diz que “ a velocidade desta reação quadruplica com a duplicação da concentração da espécie A, mas não depende das concentrações das espécies B e C.” Logo, α = 2 e β = 0. Então, temos que a lei da velocidade é dada pela seguinte expressão:

v = k [A]2. [B]0

v = k [A]2. 1

v = k [A]2

Essa reação é de segunda ordem (ou a ordem é igual a 2).

Alternativa “c”.

O enunciado diz que a reação é de segunda ordem em relação ao NO2(g) e de ordem zero em relação ao CO(g), o que significa que a expressão da lei da velocidade dessa reação é a seguinte:
v = k . [NO2]² . [CO]0
Se triplicarmos a concentração de NO2 e duplicarmos a concentração de CO, a equação fica assim:
v = k . [3 NO2]² . [2 CO]0 Desenvolvendo a equação, temos: v = k . 9 . 1 v = 9 k

Ou 9v, como consta na alternativa c.

Alternativa “c”.

Temos a lei da velocidade genericamente como v = k [A]α . [B]β.

A tabela mostra que, quando se dobrou o valor da concentração de A (experimento 1 para 2), a velocidade também dobrou. Logo, α = 1. Quando se dobrou o valor da concentração de B (experimento 1 para 3), a velocidade da reação quadruplicou. Logo, β = 2. Então, temos que a lei da velocidade é dada pela seguinte expressão:

v = k [A]1. [B]2

Somando-se esses expoentes, temos que essa reação é de terceira ordem (ou a ordem é igual a 3).

Alternativa “c”.

Se a velocidade da reação fica quatro vezes maior quando dobramos a concentração de B, então a ordem da reação em relação a B é 2.

A Cinética Química é um campo que estuda os fatores que influenciam a taxa de desenvolvimento das reações químicas, isto é, a velocidade com que se processam. Há cada vez mais pesquisas em torno desta área, visto que muitas vezes queremos acelerar algumas reações ou diminuir a rapidez de outras. Isso é especialmente importante para as indústrias e essas pesquisas têm importantes consequências tecnológicas.

Mas, visto que a velocidade de uma reação pode variar em cada intervalo de tempo e de uma substância para outra, costuma-se calcular a velocidade média das reações.

Considere a reação genérica a seguir, em que os coeficientes são as letras minúsculas e os reagentes e produtos estão representados pelas letras maiúsculas:

a A + b B → c C + d D

A velocidade média dessa reação será dada dividindo-se a velocidade média de reação de qualquer uma das substâncias reagentes ou a velocidade média de formação de qualquer um dos produtos pelo seu respectivo coeficiente na equação química. Isto é dado por:

Por exemplo, considere a reação de decomposição da água oxigenada:

2 H2O2(aq) → 2 H2O(l) + 1 O2 (g)

Digamos que em 1 minuto se formaram 0,3 mol/L de H2O e 0,15 mol/L de O2, enquanto se decompôs 0,3 mol/L de H2O2, ou seja, temos que as velocidades médias de decomposição e de formação dessas substâncias da reação são de:

VmH2O2 = 0,3 mol/L . min

VmH2O = 0,3 mol/L . min

VmO2 = 0,15 mol/L . min

A velocidade média da reação global será encontrada ao pegar um desses valores e dividi-lo pelo respectivo coeficiente na equação:

Vm = VmH2O2 = 0,3 mol/L . min = 0,15 mol/L . min
           2                2        

Vm = VmH2O = 0,3 mol/L . min = 0,15 mol/L . min
           2                2        

Vm = VmO2 = 0,15 mol/L . min = 0,15 mol/L . min
           1                1        

Note que os três valores são iguais, portanto, a velocidade da reação é a mesma em função de qualquer reagente ou produto, num mesmo intervalo de tempo.

Porém, como se encontrou os valores das velocidades médias de cada uma das substâncias envolvidas nessas reações?

Isso pode ser calculado dividindo-se a variação da concentração da substância (reagente ou produto) pelo intervalo de tempo. Se formos determinar a velocidade média de um dos reagentes da reação, teremos que colocar um sinal negativo antes, ou então considerar o valor da concentração em módulo ||, pois, visto que a concentração do reagente diminui com o passar do tempo, o valor da velocidade seria negativo, mas não existe velocidade negativa.

Por exemplo, considere a seguinte reação de decomposição do gás ozônio (O3(g)) em gás oxigênio (O2(g)):

2 O3(g) → 3 O2(g)

Digamos que num balão havia 10 mol de gás ozônio, mas após 1 minuto, restaram apenas 4 mol; isto significa que 6 mol de ozônio transformaram-se em gás oxigênio. Assim, temos:

                        2 O3(g)   →   3 O2(g) t = 0 min     2 mol/L         0 mol/L                       gastos             formados                      6 mol/L          9 mol/L

t = 1 min      4 mol/L          9 mol/L

Veja que como a proporção da reação é de 2:3, então, se foram gastos 6 mol de O3, foram formados 9 mol de O2. Assim, após 1 minuto, temos as seguintes velocidades médias:

Vm = - ∆ [O3]
              ∆t                                   

Vm = - ([O3final  -  O3inicial])
                    tfinal - tinicial

Vm = - ([4 - 10])
              1– 0

Vm = 6 mol/L . min→ Durante 1 minuto, 6 mol de ozônio reagiram em cada litro do sistema.

Vm = ∆ [O2]
              ∆t                                   

Vm = ([O2final  -  O2inicial])
              tfinal - tinicial

Vm = ([9 - 0])
              1– 0

Vm = 9 mol/L . min→ Durante 1 minuto, 9 mol de oxigênio foram formados em cada litro do sistema.

Isso nos mostra que podemos calcular a velocidade média em função dos reagentes ou em função dos produtos.

Agora, se quisermos calcular a velocidade média dessa reação global, basta fazer como mostramos no início: dividir cada uma dessas velocidades pelos seus respectivos coeficientes na equação química:

Vm = VmO3 = 6 mol/L . min = 3 mol/L . min
           2                21        

Vm = VmO2 = 9 mol/L . min = 3 mol/L . min
           3                3  

Vm = VmO3 =  VmO2 
           2           3

Por Jennifer Fogaça

Graduada em Química