620
Química geral e reações químicas
A Inclinação de uma Linha usada na determinação da velocidade instantânea (Figura 14.2) pode ser determinada a partir da inclinação da linha tangente. Veja “Revisão: As Ferramentas da Química Quantitativa” para saber mais sobre como encontrar a inclinação de uma linha.
velocímetro. Para uma reação química, podemos extrair a velocidade instantânea a partir do gráfico concentração-tempo, traçando uma linha tangente à curva concentração-tempo em um tempo específico e determinando a inclinação dessa linha (Figura 14.2). Por exemplo, quando [N2O5] = 0,34 mol/L e t = 300 min, a velocidade é
[N2O5 ]
Velocidade quando [N2O5 ] é 0,34 M
0,20 mol/L 140 min
t 0,0014 mol/L
min
Nesse momento específico do tempo (t = 300 min), N2O5 está sendo consumido a uma velocidade de 0,0014 mol/L ∙ min.
Velocidades Relativas e Estequiometria Durante uma reação química, as quantidades dos reagentes diminuem com o passar do tempo, enquanto as quantidades dos produtos aumentam. Para a decomposição de N2O5, poderíamos expressar a velocidade de aparecimento dos produtos tanto como ∆[NO2]/∆t quanto como ∆[O2]/∆t. As velocidades com base nas variações em concentrações dos produtos não necessitam do sinal negativo na expressão ∆(concentração)/∆t, porque a concentração de um produto aumenta, e a expressão já terá um valor positivo. Além disso, os valores numéricos das velocidades definidas com relação ao NO2 ou O2 serão diferentes do valor de consumo do ∆[N2O5]/∆t, devido aos diferentes coeficientes estequiométricos para as substâncias químicas contidas na equação química. Por exemplo, a velocidade de aparecimento de NO2 será duas vezes a velocidade de desaparecimento do N2O5, porque a estequiometria necessita de duas moléculas de NO2 formadas para cada molécula de N2O5 consumida. Para levar em conta a estequiometria ao definir a velocidade de uma reação, incluímos um fator para cada reagente e produto de 1/x, em que x é o coeficiente estequiométrico da substância. Isso nos dará um valor único da velocidade da reação, independentemente de qual reagente ou produto está sendo monitorado. Para a reação global aA+bBncC+dD
a velocidade de reação é definida como Velocidade de reação
1 a
[ A] t
1 b
[B ]
1 c
t
[C ]
1 d
t
[D ] t
Observe que isso nos dá a velocidade da reação em uma base “por mol de reação”. No exemplo acima usando a decomposição de reação N2O5, a expressão da velocidade de todos os reagentes e produtos é Velocidade de reação
[N2O5 ] t
1 2
[NO2 ] t
2
[ O2 ] t
E X E M P LO 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.
Quimica e reacao quimica Volume 2.indb 620
07/08/2015 14:03:59