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Química Geral e Reações Químicas - Vol. 2 - 9ª Ed. 2015

Exercícios resolvidos: Química Geral e Reações Químicas - Vol. 2 - 9ª Ed. 2015

John C. Kotz IBSN: 9788522118298

Elaborado por professores e especialistas

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Exercício

Velo cidades das Reações

(Veja Seção a 14.1 e os Exemplos 14.1–14.2.)

EXEMPLO 14.1

Velocidade da Reação

Problema Dados coletados sobre a concentração de um corante em função do tempo (Figura 14.1) são mostrados no gráfico a seguir. Usando esses dados, estimamos o valor da (a) velocidade média da variação da concentração de corante ao longo dos primeiros dois minutos, (b) velocidade média da variação durante o quinto minuto (a partir de t = 4,0 min a t = 5,0 min) e (c) velocidade instantânea em 4,0 minutos.

O que você sabe? A concentração de corante em função do tempo é apresentada como um gráfico. A partir dessa curva, você pode identificar a concentração de corante em um tempo específico.

Estratégia Para encontrar a velocidade média, calcule a diferença de concentração no início e no final de um período de tempo (∆c = cfinal − cinicial) e divida-a pelo tempo decorrido. Para encontrar a velocidade instantânea em 4 minutos, desenhe uma reta tangente ao gráfico no tempo especificado. O negativo da inclinação da linha é a velocidade instantânea.

Solução

(a) Velocidade média ao longo dos 2 primeiros minutos: a concentração do corante diminui de 3,4 × 10−5 mol/L em t = 0 minuto para 1,7 × 10−5 mol/L em t = 2,0 minutos. A velocidade média da reação nesse intervalo de tempo é

(b) Velocidade média durante o quinto minuto: a concentração do corante diminui de 0,90 × 10−5 mol/L em t = 4,0 minutos para 0,60 × 10−5 mol/L em t = 5,0 minutos. A velocidade média da reação nesse intervalo de tempo é

(c) Velocidade instantânea em 4,0 minutos: uma linha tangente à curva é traçada no tempo = 4,0 min. Dois pontos na linha são escolhidos e a inclinação da linha é calculada. A velocidade instantânea em 4,0 min é a negativa dessa inclina&a

Passo 1 de 8keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

As velocidades de uma reação são escritas em função da variação da concentração de reagentes ou de produtos, entretanto, quando se trata de desaparecimento, só podem-se utilizar reagentes.

Outra informação importante é que, na escrita de uma reação química, como a quantidade de reagente vai diminuindo ao longo do tempo, deve-se utilizar um sinal negativo, para garantir que a velocidade seja sempre positiva.

A velocidade de formação dos produtos é positiva e é apenas calculada em função da variação da quantidade de produto formado.

Passo 2 de 8keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

(a)

A velocidade de desaparecimento do ozônio é dada por:

Sendo R o reagente, então:

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A velocidade de formação do produto é dada por:

Passo 4 de 8keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

Como P é o produto formado, então:

Passo 5 de 8keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

(b)

A velocidade de desaparecimento do HOF é dada por:

Passo 6 de 8keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

Sendo R o reagente, então:

Passo 7 de 8keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

A velocidade de formação do produto é dada por:

Passo 8 de 8keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

Como P é o produto, e temos dois produtos na reação, então, pode-se escrever duas equações para a velocidade, uma para a formação do HF e outra para a formação do O2, então:

E, também:

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