Calcule a velocidade média da reação

Como a concentração de reagente diminui com o tempo, a fórmula da velocidade em relação aos reagentes ganha um sinal de menos, uma vez que a velocidade é positiva.

Considerando as unidades mais comuns de concentração são ou , e as unidades de tempo mais usadas são segundo ou hora, a velocidade de reação pode ser dada em:

ou ou

E também outras variações, de acordo com as unidades que você tiver ou forem pedidas!

Ao invés de concentração, a gente também pode usar quantidade. Tipo assim.. número de mols por minuto ao invés de mols por litro são produzidos por minuto.

Onde é o número de moles de produto ou reagente, show de bolinha?

Essa é a velocidade média de consumo de determinado reagente ou de produção de determinado produto em dado intervalo de tempo.

Velocidade da Reação

Agora vamos pensar como isso funciona na prática, vamos olhar de novo praquela reação do começo!

Assim que a gente mistura os reagentes, no instante , ainda não tem produto na nossa mistura, então . Mas não precisa passar muito tempo pra gente já ter alguma coisa formada!

Olha essa tabelinha com as concentrações dos reagentes e do produto no tempo e no tempo segundos:

Calcule a velocidade média da reação

Calculando a velocidade de formação do :

A velocidade de consumo de oxigênio:

Já a velocidade de consumo de magnésio:

Ai você deve estar se perguntando: as velocidades são diferentes, e agora? Qual velocidade eu uso? Não tinha que ser tudo igual?

Aguenta ai que eu vou te responder!

As velocidades são diferentes porque os coeficientes estequimétricos são diferentes! Então, faz todo sentido que a velocidade de consumo do magnésio seja o dobro da velocidade de consumo do oxigênio, já que pra cada mol de e gente precis de 2 moles de . Beleza?

E aí, que velocidade a gente deve usar pra representar a reação?

Pra resolver essa questão, a gente vai juntar tudo que a gente viu ali em cima e fazer a velocidade média da reação.

E como que funciona essa história de velocidade média da reação? Ela leva em conta os coeficientes estequiométricos!

Vamos pensar comigo o seguinte: você tá na fila do bandejão e tem 3 moças servindo a comida. Não importa se duas delas forem super rápidas, se pelo menos 1 dela for devagar, a fila vai andar devagar, certo? Então a velocidade da fila fica limitada pela menor velocidade das moças que estão servindo.

Pras reações vai acontecer a mesma coisa, a menor velocidade limita a velocidade de reação!

Então se a velocidade de consumo de é e a velocidade de consumo do é , a velocidade da reação vai ser .

Então pra generalizar o que a gente acabou de ver, se liga nisso aqui!

Dada uma reação qualquer do tipo:

A velocidade média da reação é definida como:

ç ã

Viu? Aquela história de sinal de menos para os reagentes e sem menos para os produtos segue valendo!

Mas agora a gente divide a velocidade individual da substância pelo coeficiente dela na reação balanceada. E calcula uma velocidade única para a reação como um todo.

Obs: às vezes, as pessoas falam só velocidade da reação ao invés de velocidade média da reação, se referindo à mesma coisa.

Agora, velocidade de produção de tal produto ou de consumo de tal reagente pode ser diferente da velocidade média da reação, beleza?

Vamos praticar?

Teste seus conhecimentos em Cinética Química por meio destes exercícios sobre cálculo da velocidade média de uma reação.

Questão 1

(PUC-RS) Numa experiência, a reação de formação de amônia (NH3), a partir do N2 e do H2, está ocorrendo com um consumo de 12 mols de nitrogênio (N2) a cada 120 segundos. Nesse caso, a velocidade de consumo de hidrogênio (H2) é:

a) 6 mols por minuto

b) 12 mols por minuto.

c) 18 mols por minuto.

d) 24 mols por minuto.

e) 36 mols por minuto.

Questão 2

(UNIFICADO-RJ) Numa experiência envolvendo o processo:

N2 + 3H2 → 2NH3,

a velocidade da reação foi expressa como = 4,0 mol/L.h. Considerando-se a não ocorrência de reações secundárias, a expressão dessa mesma velocidade, em termos de concentração de H2, será:

a) -Δ[H2]/Δt = 1,5 mol/L.h

b) -Δ[H2]/Δt = 5,0 mol/L.h

c) - Δ[H2]/Δt= 6,0 mol/L.h

d) -Δ[H2]/Δt = 8,0 mol/L.h

e) -Δ[H2]/Δt = 12,0 mol/L.h

Questão 3

(PUC-RS) Amostras de magnésio foram colocadas em soluções aquosas de ácido clorídrico de diversas concentrações e temperaturas, havendo total consumo do metal e desprendimento do hidrogênio gasoso. Observaram-se os seguintes resultados:

Calcule a velocidade média da reação

Pela análise dos dados contidos na tabela acima, é correto afirmar que:

a) a velocidade média da reação na amostra I é maior que na amostra II.

b) a quantidade de hidrogênio desprendida na amostra II é maior do que na amostra IV.

c) a velocidade média da reação na amostra III é igual à da amostra IV.

d) a velocidade média de reação na amostra IV é a metade da velocidade média de reação na amostra II.

e) a quantidade de hidrogênio desprendido na amostra III é menor do que na amostra IV.

Questão 4

Dada a equação abaixo:

X → Y + Z

A variação na concentração de X em função do tempo é proposta na tabela:

Calcule a velocidade média da reação

Qual será a velocidade média da reação no intervalo de 2 a 5 minutos?

a) 0,3 mol/L.min.

b) 0,1 mol/L.min.

c) 0,5 mol/L.min.

d) 1,0 mol/L.min.

e) 1,5 mol/L.min.

Questão 5

Abaixo temos a representação do processo de decomposição da amônia gasosa:

2 NH3 → N2 + 3 H2

A tabela abaixo indica a variação na concentração do reagente em função do tempo:

Calcule a velocidade média da reação

Qual será o valor da velocidade média de consumo do reagente nas três primeiras horas de reação?

a) 4,0 mol.L-1.h-1

b) 2,0 mol.L-1.h-1

c) 10 km.h-1

d) 1,0 mol.L-1.h-1

e) 2,3 mol.L-1.h-1

Questão 6

A velocidade média da reação 1 N2 + 3 H2 → 2 NH3 é 0,5 mols/min. A velocidade média em função do nitrogênio (N2) vale:

a) 6 mols / min.

b) 3 mols / min.

c) 2 mols / min.

d) 0,5 mols / min.

e) 5 mols / min

Resposta - Questão 1

Letra c). A equação balanceada que represneta o processo descrito é:

N2 + 3H2 → 2NH3

Para determinar a velocidade do H2, é necessário antes calcular a velocidade do N2, já que o execício forneceu dados sobre ele. Dividindo o número de mols (12 mols) pelo tempo (2 minutos → 120 segundos), temos:

vN2 = 12
         2

vN2 = 6 mols por minuto.

Por fim, basta multiplicar a velocidade do nitrogênio encontrada por 3, já que a proporção estequiométrica entre nitrogênio e hidrogênio na equação é de 1 para 3, ou seja, a velocidade do hidrogênio é o triplo da velocidade do nitrogênio.

vH2 = vN2.3

vH2 = 6.3

vH2 = 18 mols por minuto

Resposta - Questão 2

Letra e). Como o exercício já forneceu a velocidade da reação, para determinar a velocidade de consumo do Hidrogênio (vH2), basta multiplicar a velocidade da reação (Vr) pelo coeficiente estequiométrico (3) do Hidrogênio na equação:

vH2 = Vr.3

vH2 = 4,0.3

vH2 = 12,0 mol/L.h

Resposta - Questão 3

Letra d). Antes de avaliarmos as alternativas, como o exercício fala em velocidade média, devemos calculá-la para cada uma das amostras. Para isso, basta dividir a massa consumida pelo tempo:

Amostra 1: 0,2 = 0,2 g/min
                  1

Amostra 2: 2,0 = 0,4 g/min
                  5

Amostra 3: 4,0 = 0,26 g/min
                 15

Amostra 4: 4,0 = 0,2 g/min
                 20

Com as velocidades de cada amostra, agora podemos avaliar cada um dos itens:

  • Item a: errado porque a velocidade da amostra 1 é menor que a da amostra 2;

  • Item b: errado porque quanto maior é a massa do reagente, maior é a quantidade de produto formado;

  • Item c: errado porque as amostras 1 e 4 têm a mesma velocidade;

  • Item e: errado porque a quantidade de magnésio utilizada é a mesma; logo, a quantidade de hidrogênio desprendido será a mesma.

Resposta - Questão 4

Letra b). Antes de determinar a velocidade da reação, é necessário determinar a variação da concentração e a variação do tempo entre 2 (que corresponde a 120 segundos) e 5 minutos (que corresponde a 300 s) utilizando os dados do participante X. Devemos sempre subtrair o final (=300 s) pelo inicial (120 s):

- Variação da concentração: será calculada em módulo porque o resultado final da velocidade não pode ser negativo.

Δ[] = |0,4-0,7|

Δ[] = |-0,3|

Δ[] = |0,3| mol.L-1

- Variação do tempo:

Δt = 5-2

Δt = 3 min

Por fim, basta utilizar os valores encontrados na fórmula da velocidade (variação da concentração dividida pela variação do tempo), já que nesse exercício a velocidade de consumo de X é igual à velocidade da reação, pois o coeficiente de X na equação é 1:

v = Δ[]
     Δt

v = |0,3|
       3

v = 0,1 mol/L.min

Resposta - Questão 5

Letra e). Antes determinar a velocidade de consumo do NH3, é necessário determinar a variação da concentração e a variação do tempo entre as três primeiras horas. Lembrando que devemos sempre subtrair o final (terceira hora) pelo inicial (0 hora):

- Variação da concentração: será calculada em módulo porque o resultado final da velocidade não pode ser negativo.

Δ[] = |1-8|

Δ[] = |-7|

Δ[] = |7| mol.L-1

- Variação do tempo:

Δt = 3-0

Δt = 3 h

Por fim, basta utilizar os valores encontrados na fórmula da velocidade (variação da concentração dividida pela variação do tempo):

v = Δ[]
     Δt

v = |7|
      3

v = 2,33 mol.L-1.h-1

Resposta - Questão 6

Letra d). Como o exercício já nos forneceu a velocidade da reação, para determinar a velocidade de consumo do nitrogênio (vN2), basta multiplicar a velocidade da reação (Vr) pelo coeficiente estequiométrico (1) do nitrogênio na equação:

vN2 = Vr.1

vN2 = 0,5.1

vN2 = 0,5 mols / min

Cálculo da Velocidade Média de uma Reação

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