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13.4 Integrated rate laws give concentration as a function of time 6 Verifique a aprendizagem A lei de velocida para a reação de A→B é de ordem zero para A e a sua constante de velocidade é de 0.02 M/s. Se a reação começa com 1.50 M A, qual será a concentração de A, após 15 segundos de reação? [A]=[A0]-kt [A]=1.2M 13.4 Integrated rate laws give concentration as a function of time 7 Verifique a aprendizagem O decaimento radioativo de um novo átomo ocorre, e após 21 dias, a quantidade inicial é reduzida a 33%. Qual a constante de velocidade para o decaimento e s-1? k = 6.11×10-7 s-1 k = 0.0528 da-1 7 Chem FAQ: How does concentration vary with time in a first order reaction? 13.2 Rates of reaction are measured by monitoring change in concentration over time 3 Sua Vez! Na reação 2CO(g) + O2(g) →2CO2(g), a taxa de reação para o CO é de 2.0 M/s. Qual seria a taxa de reação para O2? A mesma Duas vezes maior Metade Não pode ser dita com as informaçõe dadas 13.3 Rate laws give reaction rate as a function of reactant concentrations 4 Sua vez! Para os seguintes dados, determine a ordem para o NO2 na reação a 25° 2 NO2(g) + F2(g)→ 2 NO2F(g): Exp. [NO2] [F2] TaxaNO2consumo(M/s) 1 0.001 0.005 2 (10-4) 2 0.002 0.005 4 (10-4) 3 0.001 0.002 2(10-4) 0 1 2 3 não é possível afirmar 13.3 Rate laws give reaction rate as a function of reactant concentrations 5 Sua vez! ClO2, é um gás amarelo-avermelhado solúvel em água. Em solução básica, fornece os ions ClO3- and ClO2-. 2ClO2(aq) + 2OH-(aq)→ 6ClO3- (aq) + ClO2- (aq) + H2O(l) A lei de velocidade é V=k[ClO2]2[OH-], qual o valor da constante de velocidade quando [ClO2]=0.060M, [OH-] = 0.030, e a velocidade 0.0248 M/s 0.02 M-1 /s 0.02 M/s 0.02 s- Nenhum desses 2.3(102) M-2 s-1 13.4 Integrated rate laws give concentration as a function of time 8 Verifique a aprendizagem A meia-vida do I-132 é 2,295h. Qual a porcentagem remanescente após 24 horas? 0.302 h-1 = k A = .0711 % 8 13.4 Integrated rate laws give concentration as a function of time 9 Verifique a aprendizagem A constante de velocidade para a reação de segunda ordem 2A→B é 5.3×10-5 M-1s-1. qual a quantidade inicial se, após 2 horas, restam 0.35M? A0=0.40 M 9 ChemFAQ: How does concentration vary with time in a second order reaction? 13.4 Integrated rate laws give concentration as a function of time 10 Meia-vida de segunda ordem Depende da quantidade presente no inicio Qual a relação entre k e t1/2 para esse tipo de reação? 10 13.7 Experimental rate laws can be used to support or reject proposed mechanisms for a reaction 11 Verifique a aprendizagem A reação: A + 3 B → D + F foi estudada e os seguintes mecanismos foram determinados. A + B → C (fast) C + B → D + E (slow) E + B → F (very fast) Qual a lei de velocidade esperada? V=k[C][B] 13.5 Reaction rate theories explain experimental rate laws in terms of molecular collisions 12 Teoria de colisão das Reações Para a reação ocorrer, três condições são necessárias: Colisão entre as partículas dos reagentes Energia de colisão suficiente para quebrar/formar ligações Orientação correta das particulas para formar as ligações 12 Figure 13.9 The importance of molecular orientation during a collision in a reaction. The key step in the decomposition of NO2Cl to NO2 and Cl2 is the collision of a Cl atom with a NO2Cl molecule. (a) A poorly oriented collision. (b) An effectively oriented collision. 13.5 Reaction rate theories explain experimental rate laws in terms of molecular collisions 13 Diagramas de energia potencial Demonstra a energia necessária bem como a dos produtos em um processo reacional informa se uma reação é exotérmica ou endotérmica informa se uma reação ocorre em uma etapa ou em várias etapas Informa qual é a etapa lenta. 13.5 Reaction rate theories explain experimental rate laws in terms of molecular collisions 14 Diagrama de energia potencial 14 Figure 13.11 Potential-energy diagram for an exothermic reaction. 13.5 Reaction rate theories explain experimental rate laws in terms of molecular collisions 15 Sua vez! Examine o diagrama de energia potencial. Qual é a etapa lenta (determinante da velocidade)? Etapa 1 Etapa 2 Não é possível dizer Reaction Progress Potential Energy 13.6 Activation energies are measured by fitting experimental data to the Arrhenius equation 16 Efeito da temperatura Mudanças na temperatura afetam a constante de velocidade, k, de acordo com a equação Arrhenius: p é o fator estéreo Z é a frequeência das colisões. Ea é a energia de ativação R é a constante dos gases ideais (8.314 J/mol K) T é a temperatura (K) A é o fator de frequência 16 Activation Energy (Ea) : The energy needed for the reaction to proceed. Includes the energy needed to break the bonds in the reactant molecules. Frequency Factor (A) : The relative probability that the reactant molecules will collide in the proper orientation to initiate product formation. 13.6 Activation energies are measured by fitting experimental data to the Arrhenius equation 17 Trabalhando com a equação de Arrhenius Forma linear: determina a Ea e o valor de A Forma de razão: pode ser usada quando A não é conhecido 17 ChemFAQ: Calculate k at a selected temperature, given Ea and k at another temperature. 13.6 Activation energies are measured by fitting experimental data to the Arrhenius equation 18 Verifique a aprendizagem Dado que k a 25°C é 4.61×10-1 M/s e que a 50°C é de 4.64×10-1 M/s, qual a energia de ativação para a reação? 208 J/mol=Ea 18 ChemFAQ: Calculate k at a selected temperature, given Ea and k at another temperature. 13.6 Activation energies are measured by fitting experimental data to the Arrhenius equation 19 Sua vez! Na reação 2N2O5(g) 4 NO2(g) + O2(g) as seguintes temperaturas e constantes de velocidades foram obtidas. Qual a energia de ativação da reação? 99.7 kJ -99.7 kJ 1004 kJ -1004 kJ Nenhum desses T (K) k (s-1) 338 328 318 4.87(10-3) 1.50(10-3) 4.98(10-4) 19 Slope of plot = -11995; slope = -Ea/R ; R=8.314e-3 kJ/molK. Incorrect answers from other version of R 13.7 Experimental rate laws can be used to support or reject proposed mechanisms for a reaction 20 Mecanismos de reação Fornece como ocorre em nível molecular, e em que ordem Fornece quais etapas na reação são rápidas e quais são lentas A etapa determinante da velocidade é a etapa lenta da reação Etapas elementares 20 13.7 Experimental rate laws can be used to support or reject proposed mechanisms for a reaction 21 Etapas elementares Reaçõeselementares Molecularidade Lei develocidade A→Products Unimolecular Rate=k[A] A+A→Products A+B →Products Bimolecular Rate=k[A]2 Rate=k[A][B] A+A+B→Products 3A →Products A+B+C →Products Termolecular Rate=k[A]2[B] Rate=k[A]3 Rate=k[A][B][C] 13.7 Experimental rate laws can be used to support or reject proposed mechanisms for a reaction 22 Intermediários e catalisadores Devido ao catalisador interagir com os reagentes, ele aparecerá no mecanismo Catalisadores são consumidos em etapas primárias e são regenerados em etapas subsequentes Intermediarios são produtos temporários Intermediarios são formados em etapas primarias e consumidas em etapas posteriores 13.7 Experimental rate laws can be used to support or reject proposed mechanisms for a reaction 23 Verifique a aprendizagem O mecanismo reacional proposto para a decomposição do H2O2 é: H2O2 + I- → H2O + IO- (lenta) H2O2 + IO- → H2O + O2 + I- (rapida)Qual é a etapa determinante da velocidade? Há algum intermediário? step 1 IO- 13.7 Experimental rate laws can be used to support or reject proposed mechanisms for a reaction 24 Leis de velocidade e mecanismos A maior parte do tempo reacional é devido a etapadeterminate da velocidade Substâncias que reagem nesta etapa tem grandes efeitos na velocidade da reação A lei de velocidade observada usualmente coincidem com a lei de velocidade baseada na etapa determinante da onde a ordem de cada reagente é o seu coeficiente estequimétrico 24 13.7 Experimental rate laws can be used to support or reject proposed mechanisms for a reaction 25 Verifique a aprendizagem O mecanismo reacional proposto para a decomposição do H2O2 é: H2O2 + I- → H2O + IO- (lenta) H2O2 + IO- → H2O + O2 + I- (lenta) Qual a lei de velocidade esperada? V=k[H2O2][I-] 13.7 Experimental rate laws can be used to support or reject proposed mechanisms for a reaction 26 Verifique a aprendizagem A reação: A + 3 B → D + F foi estudada e os seguintes mecanismos foram determinados. A + B → C (rapida) C + B → D + E (lenta) E + B → F (muito rápida) Qual a lei de velocidade esperada? V=k[C][B]
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