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Biblioteca de Química
Curso: Biblioteca de Química > Unidade 17
Lição 2: Relação entre as concentrações de reação e o tempo- Reações de primeira ordem
- Reação de primeira ordem (com cálculo)
- Plotagem de dados de uma reação de primeira ordem
- Meia-vida de uma reação de primeira ordem
- Meia-vida e datação por carbono
- Exemplo resolvido: como usar a lei de velocidade integrada de primeira ordem e as equações de meia-vida
- Reações de segunda ordem
- Reação de segunda ordem (com cálculo)
- Meia-vida de uma reação de segunda ordem
- Reações de ordem zero
- Reação de ordem zero (com cálculo)
- Cinética do decaimento radioativo
- Química Avançada 2015 - Discursiva 5
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Reações de ordem zero
A lei da velocidade integrada para uma reação de ordem zero A → produtos é [A]_t = -kt + [A]_0. Como essa equação tem a forma y = mx + b, um gráfico da concentração de A como uma função do tempo resulta em uma linha reta. A constante de velocidade para a reação pode ser determinada a partir da inclinação da reta, a qual é igual a -k. Versão original criada por Jay.
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Transcrição de vídeo
RKA4JL - Oi, pessoal! Vamos dizer
que nós temos uma reação hipotética onde o reagente A
se transforma em produtos e vamos dizer que a reação
é de ordem zero no reagente A. Se é de ordem zero no reagente A,
podemos escrever que a velocidade da reação é igual à constante k vezes
a concentração de A elevada a zero. Já que qualquer número
elevado a zero é igual a 1, a velocidade da reação
vai ser igual à constante k. Nós podemos também escrever
que a velocidade da reação é igual ao negativo da variação da
concentração sobre a variação do tempo. Se combinarmos essas duas formas de
escrever a velocidade da reação e usarmos um pouco de cálculo,
incluindo o conceito de integração, nós vamos chegar na lei de velocidade
integrada para uma reação de ordem zero que diz que a concentração de A
em um período de tempo é igual ao negativo da constante k vezes
o tempo mais a concentração inicial de A. Notem que a lei da velocidade integrada
é uma função onde y é igual a MX mais B, que é a equação de uma linha reta. Então, se fizermos um gráfico da concentração
de A no eixo y e o tempo no eixo x, nós teremos uma linha reta
se a reação for de ordem zero e a inclinação da linha vai
ser igual ao negativo da constante k e o ponto de intersecção com
o eixo y dessa linha, esse ponto, é igual à concentração inicial de A. Mas tudo que falamos assume que tem um
coeficiente 1 na frente da concentração de A, porém vamos dizer que nós temos um coeficiente
2 na frente do A, na nossa equação balanceada. Isso significa que nós precisamos de um coeficiente
estequiométrico de ½ aqui, o que muda a fórmula. Agora, em vez de -kT, nós temos
-2kT depois que integrarmos, o que significa que a inclinação
da linha, quando fizermos o gráfico da concentração de A
pelo tempo, vai ser igual a -2k. É importante dizer que geralmente os livros
só assumem que o coeficiente na frente do A é 1, o que faria com que
a inclinação fosse igual a -k. Porém, se o coeficiente
na frente do A for 2, então, tecnicamente, a inclinação
da linha seria igual a -2k. Como exemplo de uma
reação de ordem zero, vamos olhar a decomposição da amônia
em uma superfície de platina quente para formar o nitrogênio gasoso
e o hidrogênio gasoso. No nosso desenho, nós temos quatro moléculas de
amônia na superfície do nosso catalisador de platina e temos mais quatro moléculas que
estão acima da superfície do catalisador. Só as moléculas de amônia que
estão na superfície do catalisador podem reagir e se transformar
em nitrogênio e hidrogênio. As moléculas de amônia que estão
acima da superfície não podem reagir e mesmo assim nós adicionássemos
algumas moléculas de amônia, como as que eu estou
adicionando aqui, essas moléculas ainda
não podem reagir e a velocidade da reação não muda conforme
nós aumentamos a concentração de amônia. Então nós podemos escrever
que a velocidade da reação é igual à constante k vezes
a concentração de amônia, mas, já que aumentar a
concentração de amônia não causa nenhum efeito na
velocidade, ela é elevada a zero. Então a velocidade da reação
é igual à constante k. Normalmente, aumentar a concentração de
um reagente aumenta a velocidade da reação. Porém, para essa reação, já que nós estamos
limitados pela superfície da área do catalisador, se o catalisador está coberto
pelas moléculas de amônia, aumentar a concentração das moléculas de amônia
não terá efeito na velocidade da reação. Então essa reação, a decomposição da amônia
em uma superfície de platina quente é um exemplo de uma reação
de ordem zero. Então é isso. Eu espero que vocês
tenham gostado e até a próxima!