Ano 2022#quimica#cinetica-quimica#ordem-de-reacao#constante-de-velocidade#gases#estequiometria#fase2#discursiva

Sobre o tema

A cinética química estuda a velocidade das reações e os fatores que a influenciam. Em reações gasosas, a pressão total pode ser utilizada para monitorar o avanço da reação, desde que se conheça a estequiometria. Neste problema, tem-se a reação 2A(g) → 3B(g) na presença de um gás inerte I. A pressão total varia porque o número de mols gasosos aumenta (de 2 para 3 mols de produto). A partir dos dados de pressão versus tempo, é possível determinar a ordem da reação, a constante de velocidade, as pressões parciais em um dado instante e o tempo de meia-vida. A presença do inerte simplifica o tratamento, pois sua pressão parcial permanece constante. Esses conceitos são fundamentais para engenheiros químicos e profissionais que lidam com reatores e processos industriais.

Tópicos relacionados

  • Determinação da ordem de reação por pressão total
  • Constante de velocidade em reações gasosas
  • Estequiometria e variação de pressão
  • Tempo de meia-vida para reações de ordem n
  • Método diferencial e integral em cinética

Enunciado

Um quimico carregou um reator com 20 atm de uma mistura gasosa, constituida de uma substancia A e de um componente inerte I, em uma proporcao molar de A:I igual a 4:1. A temperatura do reator foi mantida constante e a pressao total foi monitorada, o que permitiu determinar a velocidade da reacao em funcao do tempo, de acordo com os dados da tabela:

t (min): 0,89 | 2,08 | 3,75 | 6,25 | 10,42 | 18,75
P (atm): 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26
v (atm/min): 1,96 | 1,44 | 1,00 | 0,64 | 0,36 | 0,16

Estequiometria da reacao: 2A(g) -> 3B(g)

a) O valor numerico da ordem da reacao.

b) O valor numerico da constante de velocidade com sua unidade de medida.

c) A composicao no interior do reator no tempo 10,42 minutos em termos das pressoes parciais (em atm) de cada componente.

d) O valor numerico do tempo de meia vida da reacao.

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Perguntas frequentes

Como a pressão total pode ser usada para determinar a velocidade de uma reação gasosa?

Se a estequiometria da reação é conhecida, a variação da pressão total com o tempo está relacionada à conversão dos reagentes. A velocidade da reação pode ser expressa em termos da taxa de variação da pressão parcial de um componente, que pode ser derivada da pressão total considerando a estequiometria e a presença de inertes.

Qual é a importância de um gás inerte em experimentos cinéticos?

O gás inerte não participa da reação, mas sua pressão parcial permanece constante, facilitando o cálculo das pressões parciais dos reagentes e produtos a partir da pressão total. Além disso, ele pode ajudar a manter a pressão total em níveis seguros ou simular condições reais de processo.

Como calcular o tempo de meia-vida para uma reação de ordem n?

Para uma reação de ordem n, o tempo de meia-vida depende da concentração inicial e da constante de velocidade. Para uma reação de ordem zero, t1/2 = [A]0/(2k); para primeira ordem, t1/2 = ln(2)/k; para segunda ordem, t1/2 = 1/(k[A]0). Para ordens diferentes, a expressão geral é t1/2 = (2^(n-1)-1)/((n-1)k[A]0^(n-1)), com n ≠ 1.

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