Escrito por ygor santana
Iniciante
A cinética é um importante campo da química que estuda a velocidade de reações e tem aplicações práticas para cálculo de tempos reacionais e teóricos para elucidar alguns mecanismos. Com relação a esse tema responda:
a) Em um dado momento durante a combustão do metano a velocidade de consumo do metano foi de 5 mol.l-1.s-1. Qual é a velocidade de consumo de oxigênio
b) Na mesma situação do item a, qual é a velocidade de produção de água?
c) Dado que a reação H2+Cl2->2HCl é elementar, qual é a lei de velocidade?
Intermediário
Ozônio de camadas altas da atmosfera (estratosfera) nos protege da perigosa radiação ultravioleta vinda do sol. Ao mesmo tempo, ozônio em camadas baixas da atmosfera (troposfera) prejudica o sistema respiratório humano assim como plantações e outras formações vegetais, devido ao ozônio ser um forte oxidante.
A formação do ozônio em áreas urbanas pode ser atribuída principalmente a um mecanismo de duas etapas:
NO2 + hv -> NO + O· k1 (1)
O· + O2 -> O3 k2 (2)
A primeira etapa é a fotólise do NO2, um poluente comum em cidades (k1 inclui a intensidade da radiação solar média em um dia ensolarado). A segunda etapa é a reação do átomo de oxigênio formado com o oxigênio atmosférico. Sob condições atmosféricas a reação (2) é ordens de magnitude mais rápida que a reação (1).
Supondo que uma pequena quantidade de NO2 (por exemplo uma fração molar de 10-7 do ar) é colocada na atmosfera e apenas as reações (1) e (2) aconteçam.
a) Qual espécie vai estar num estado estacionário? Escreva as equações algébricas para calcular sua concentração após um curto tempo (chamado de indução)
b) Escreva as equações diferenciais e integradas da velocidade de formação do ozônio
O coeficiente de velocidade da reação (1) é 0,0070s-1. A concentração inicial de NO2 é de 2,5.1012 moléculas.cm-3
c) Qual é a concentração de ozônio após um minuto?
d) Qual é a meia vida do NO2?
e) Qual efeito a temperatura tem na formação do ozônio? Por quê?
Ozônio não é apenas formado, mas também removido da atmosfera, principalmente pela sua reação com o NO:
NO+O3-> NO2+O2 k3 (3)
Assumindo um equilíbrio entre o O3, o NO e o NO2. k3=1,8.10-14 cm-3.mol.s-1
f) Qual é a razão [NO]/[NO2] se a concentração de ozônio é 9.1011moléculas.cm-3
g) Assumindo a mesma concentração de ozônio, como a razão acima muda se aumentarmos a temperatura de 10°C para 25°C? A energia de ativação da reação (3) é 10,8 kJ.mol-1
Avançado
A reação da acetona com bromo produz a bromoacetona.
a) Dê a equação química da reação assumindo que a acetona está em excesso
Em um estudo mecanístico, a reação foi acompanhada em alguns experimentos a 25°C em uma solução aquosa pela medição de Br2 usando métodos espectrofotométricos. Os seguintes dados foram obtidos com as seguintes concentrações iniciais: [Br2]=0,520mmol/dm3, [C3H6O]=0,300mol.dm-3 e [HClO4]=0,050mol.dm-3
t(min) 0 2 4 6 8 10 12 14
[Br2](mmol.dm-3) 520 471 415 377 322 269 223 173
t(min) 16 18 20 22 24 26 28 30
[Br2](mmol.dm-3) 124 69 20 0 0 0 0 0
b) Qual é o reagente limitante nesse experimento?
c) A reação é de que ordem com relação a esse reagente?
O tempo onde uma característica ruptura ocorre na curva cinética é chamado de tempo de reação e foi determinado em soluções aquosas a 25°C. A seguinte tabela dá o tempo de reação em diferentes experimentos (aspas simples denotam minutos e aspas duplas denotam segundos)
[Br2](mmol.dm-3) [C3H6O](mmol.dm-3) [HClO4](mmol.dm-3) tempo de reação
0,151 300 50 5’56”
0,137 300 100 2’44”
0,395 300 100 7’32”
0,520 100 100 30’37”
0,520 200 100 15’13”
0,520 500 100 6’09”
0,520 300 200 4’55”
0,520 300 400 2’28”
d) Determine a ordem de cada reagente
e) Qual é a lei de velocidade desse processo?
f) Qual é o valor e a unidade da constante de velocidade?
Um processo eletroquímico permitiu a detecção de concentrações muito menores de Br2. Uma curva cinética foi feita, a qual tinha [Br2]0=1,8μmol.dm-3, [C3H6O]=1,30mmol.dm-3 e [HClO4]=0,100mol.dm-3, é mostrada abaixo:
t(min) 0 10 20 30 40 50 60 70
[Br2]( μmol.dm-3) 1,80 1,57 1,39 1,27 1,06 0,97 0,82 0,73
t(min) 80 90 100 110 120 130 140 150
[Br2]( μmol.dm-3) 0,66 0,58 0,49 0,45 0,39 0,34 0,30 0,26
g) Qual é o reagente limitante nesse experimento?
h) A reação é de que ordem em relação a esse reagente?
A meia vida do reagente limitante foi determinada em alguns experimentos e é independente da concentração do reagente limitante
[Br2]( μmol.dm-3) [C3H6O](mmol.dm-3) [HClO4](mol.dm-3) tempo de reação
1,2 3,0 0,100 24
1,5 3,0 0,100 23
1,5 1,0 0,100 71
1,5 0,4 0,100 177
1,5 3,0 0,030 23
1,5 3,0 0,400 24
i) Determine a ordem de cada um dos reagentes
j) Qual é a lei de velocidade do processo
k) Qual é o valor e a unidade da constante de velocidade
l) Sugira um mecanismo detalhado para interpretar os achados experimentais