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U N I V E R S I D A D E D E S Ã O P A U L O Escola de Engenhar ia de Lorena – EEL P2 - Cinética Química – EI8 – 13/11/2007 _______________________________________________________________________________ Exercícios Resolvidos – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira O composto NO se decompõe segundo a estequiometria: 2NO + O2 → 2NO2 Esta reação foi submetida a uma série de testes em laboratório e as seguintes observações experimentais foram verificadas para a velocidade de consumo do reagente NO: No início da reação: A - ela parece ser de primeira ordem em relação ao reagente NO e B – a velocidade é independente da concentração do O2. No final da reação: C - ela parece ser de primeira ordem em relação ao reagente O2 e D – a velocidade é diretamente proporcional à concentração do NO2 Dois prováveis mecanismos foram propostos para tentar explicar a velocidade desta reação. Mecanismo I Mecanismo II 2NO → N2O2* (etapa 1) N2O2* → 2NO (etapa 2) N2O2* + O2 → 2NO2 (etapa 3) NO + O2 → NO2 + O* (etapa 1) NO2 + O* → NO + O2 (etapa 2) NO + O* → NO2 (etapa 3) Determine a equação de velocidade de cada um dos mecanismos e verifique se todas as observações experimentais são válidas para algum dos mecanismos. Qual a sua conclusão? Desenvolvimento do Mecanismo I * 222 ONNO → ( )1k NOON 2*22 → ( )2k *222 ONNO r r = 22 * 22 2NOOON →+ ( )3k [ ] [ ]*22221 22 ONkNOkrNO +−= [ ] [ ] [ ][ ]2*223*22221* 22 OONkONkNOkr ON −−= Aplicando o principio do estado estacionário, tem-se que: [ ] [ ] [ ][ ] 02*223*22221 =−− OONkONkNOk ⇒ [ ] [ ][ ]232 2 1* 22 Okk NOkON + = [ ] [ ][ ] ++−= 232 2 1 2 2 1 22 Okk NOkkNOkrNO ⇒ [ ] [ ] [ ][ ] [ ]232 2 231 2 21 2 21 222 Okk NOOkkNOkkNOkk rNO + −+− = [ ][ ] [ ]232 2 2312 Okk NOOkk rNO + − = U N I V E R S I D A D E D E S Ã O P A U L O Escola de Engenhar ia de Lorena – EEL P2 - Cinética Química – EI8 – 13/11/2007 _______________________________________________________________________________ Exercícios Resolvidos – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira Desenvolvimento do Mecanismo II •+→+ ONOONO 22 ( )1k 22 ONOONO +→+ • ( )2k 2NOONO →+ • ( )3k [ ][ ] [ ][ ] [ ][ ]•• −+−= ONOkONOkONOkrNO 32221 [ ][ ] [ ][ ] [ ][ ]•• −−+=• ONOkONOkONOkrO 32221 Aplicando o principio do estado estacionário, tem-se que: [ ][ ] [ ][ ] [ ][ ] 032221 =−− •• ONOkONOkONOk ⇒ [ ] [ ][ ][ ] [ ]NOkNOk ONOkO 322 21 +=• [ ][ ] [ ] [ ]( ) [ ][ ][ ] [ ] +−+−= NOkNOk ONOkNOkNOkONOkrNO 322 21 32221 [ ][ ][ ] [ ][ ][ ] [ ] [ ] [ ] [ ]NOkNOk ONOkkONONOkkONONOkk rNO 322 2 2 3122212221 2 + −+− = ⇒ [ ] [ ] [ ] [ ]NOkNOk ONOkk rNO 322 2 2 312 + − = Análise das Observações Experimentais MECANISMO I MECANISMO II Equação de velocidade [ ][ ] [ ]232 2 2312 Okk NOOkk rNO + − = [ ] [ ] [ ] [ ]NOkNOk ONOkk rNO 322 2 2 312 + − = No início da reação: [ ] [ ]23232 OkOkk ≈+ [ ]212 NOkrNO −= [ ] [ ] [ ]NOkNOkNOk 3322 ≈+ [ ][ ]212 ONOkrNO −= A) V independe [ ]2O B) Parece ser [ ]NO OK Não Não OK No final da reação: [ ] 2232 kOkk ≈+ [ ][ ] 2 2 2312 k NOOkk rNO − = [ ] [ ] [ ]22322 NOkNOkNOk ≈+ [ ] [ ] [ ]22 2 2 312 NOk ONOkk rNO − = C) Parece ser [ ]2O D) [ ]2NOV ∝ OK Não OK Não Conclusão Nenhum dos mecanismos explica as observações experimentais apuradas
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