DETERMINAÇÃO DA EQUAÇÃO DA VELOCIDADE DA REAÇÃO. Influência da Concentração dos Reagentes na Velocidade da Reação. Sabemos que:

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1 Química 3 ano Décio fev/08 2 DETERMINAÇÃO DA EQUAÇÃO DA VELOCIDADE DA REAÇÃO Influência da Concentração dos Reagentes na Velocidade da Reação Sabemos que: Quanto maior o número de choques entre as partículas dos reagentes, maior será a velocidade da reação. A possibilidade de choques será maior entre as partículas, se a concentração dos reagentes for alta. Será que a influência da concentração de todos os reagentes é a mesma na velocidade da reação? Será que dobrando a concentração dos reagentes, a velocidade da reação dobra? 3

2 Para verificar a influência da concentração dos reagentes na velocidade da reação, é preciso realizar experimentos e analisar os resultados. Vejamos alguns exemplos: 1 o Exemplo: Decomposição da água oxigenada H 2 O 2 H 2 O 2 (aq) H 2 O (L) + 1/2O 2 (g) Experimentos [ H 2 O 2 ] Velocidade de formação O 2 (g) mol/s 1ª experiência 0,08 0,10 2ª experiência 0,16 0,20 3ª experiência 0,24 Analisando os dados obtidos, percebemos que: entre a 1ª e 2ª experiência, a [H 2 O 2 ] dobrou e a velocidade também dobrou. entre a 1ª e 3ª experiência, a [H 2 O 2 ] triplicou e a velocidade também triplicou. 4 Neste experimento, observamos uma relação diretamente proporcional entre a concentração do reagente e a velocidade da reação. Se dividirmos a velocidade pela concentração da H 2 O 2 em cada experiência, obteremos sempre o mesmo valor. 1ª experiência V/[H 2 O 2 ] = 0,10: 0,08 = 1,25 2ª experiência V/[H 2 O 2 ] = 0,20: 0,16 = 1,25 3ª experiência V/[H 2 O 2 ] = : 0,24 = 1,25 A razão entre a velocidade e sua concentração a partir de dados experimentais é chamada de constante da velocidade e representada pela letra K. Logo K = V/[ ] ; V = K [ ] dos reagentes No nosso experimento a equação da velocidade será dada pela expressão: V = K [ H 2 O 2 ] 5 2 o Exemplo: Decomposição do dióxido de nitrogênio NO 2 2 NO 2 (g) 2 NO (g) + O 2 (g) Experimentos [ NO 2 ] Velocidade de formação O 2 (g) mol/s 1ª experiência 0,010 7 x ª experiência 0, x ª experiência 0, x 10-5 Analisando os dados obtidos, percebemos que: entre a 1ª e a 2ª experiência, a [NO 2 ] dobrou e a velocidade quadruplicou. entre a 1ª e a 3ª experiência, a [NO 2 ] triplicou e a velocidade aumentou 9 vezes. Neste experimento, observamos que a velocidade é quadrado da concentração do reagente. Portanto a equação da velocidade será dada pela expressão: V = K [ NO 2 ] 2 proporcional ao 6

3 3 o Exemplo: 2 NO (g) + Cl 2 (g) 2 NOCl (g) 7 Experimentos [ NO] [ Cl 2 ] Velocidade de formação ( mol/l.s -1 ) 1ª experiência 0,1 0,1 12 2ª experiência 0,1 0,2 24 3ª experiência 0,1 0,3 36 4ª experiência 0,2 0,3 144 Observando os dados obtidos, percebemos que: entre a 1ª e a 2ª experiência, a [NO] foi mantida constante, a [ Cl 2 ] dobrou e a velocidade dobrou. entre a 3ª e a 4ª experiência, a [NO] dobrou, a [ Cl 2 ] foi mantida constante e a velocidade aumentou 4 vezes. Nesse experimento, observamos que: 1. A velocidade da reação é proporcional a concentração do reagente Cl 2 2. A velocidade da reação é proporcional ao quadrado da concentração do reagente NO Portanto a equação da velocidade será dada pela expressão: V = K [ NO ] 2. [ Cl 2 ] Observações importantes: Nos três primeiros exemplos estudados, os expoentes das concentrações na equação da velocidade, coincidiram com os coeficientes estequiométricos da equação. Exemplo 01: H 2 O 2 (aq) H 2 O (L) + 1/2 O 2 (g) V = K [ H 2 O 2 ] Exemplo 02: 2 NO 2 (g) 2 NO (g) + O 2 (g) V = K [ NO 2 ] 2 Exemplo 03: 2 NO (g) + Cl 2 (g) 2 NOCl (g) V = K [ NO] 2. [Cl 2 ] Quando essa coincidência ocorre, as reações são chamadas de elementares. O expoente da concentração na equação da velocidade, é chamado de ordem da reação. Ele mostra como a concentração dessa substância influi na velocidade da reação. Exemplo 01: reação de 1ª ordem Exemplo 02: reação de 2ª ordem Exemplo 03: reação de 3ª ordem 2ª ordem em relação ao NO e 1ª ordem em relação ao Cl o Exemplo: NO 2 (g) + CO (g) CO 2 (g) + NO (g) Experimentos [ NO 2 ] [ CO ] Velocidade de formação ( mol/l.s -1 ) 1ª experiência 0,1 0,1 5 x ª experiência 0,1 0,2 5 x ª experiência 0,2 0,2 20 x 10-2 Observando os dados obtidos, percebemos que: entre a 1ª e a 2ª experiência, a [NO 2 ] foi mantida constante, a [CO] dobrou e a velocidade não mudou. entre a 2ª e a 3ª experiência, a [NO 2 ] dobrou, a [CO] foi mantida constante e a velocidade aumentou 4 vezes. Nesse experimento, observamos que: 1. A velocidade da reação independe da [ CO ]. 2. A velocidade da reação é proporcional ao quadrado da concentração do reagente NO 2. Portanto a equação da velocidade será dada pela expressão: V = K [ NO ] 2 9

4 Se a reação possui dois reagentes ( CO e NO 2 ), como somente um deles influi na velocidade da reação? Como será que a reação ocorre? Provavelmente a reação ocorre em mais de uma etapa, e o consumo de NO 2 é que determina a equação da velocidade, logo deve ser a etapa mais lenta do mecanismo. Mecanismo proposto para explicar a reação: 1ª etapa: NO 2 (g) + NO 2 (g) NO (g) + NO 3 (g) reação lenta 2ª etapa: NO 3 (g) + CO (g) CO 2 (g) + NO 2 (g) reação rápida Reação global: NO 2 (g) + CO (g) CO 2 (g) + NO (g) Foram obtidos os seguintes dados experimentais para a reação: [X] (mol/l) 0,60 X + Y Z [Y] (mol/l) 0,15 Velocidade (mol/l.s) 9, , , a) Qual será a equação da velocidade para essa reação? b) Qual o valor da constante de velocidade dessa reação? Uma reação foi testada para verificar os efeitos que as concentrações exerciam sobre sua velocidade. A reação em questão é a seguinte: A + 2 B C + 3D. Os experimentos estão na tabela abaixo: Concentração de A (mol/l) 0,02 0,02 Concentração de B (mol/l) 0,08 Velocidade (mol/l.s) Qual será a equação da velocidade para essa reação? 12

5 3. Encontrou-se experimentalmente que para uma certa reação, quando a concentração de um reagente A era duplicada, a velocidade da referida reação se tornava quatro vezes maior. Tal constatação permite afirmar que a reação é, em relação a A, de: a) ordem zero; b) primeira ordem; c) segunda ordem; d) terceira ordem; e) quarta ordem. 13

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