Aula: Cinética Química em Vários Passos

Química

Nesta aula, nós vamos aprender como utilizar aproximações do equilíbrio e do estado estacionário para calcular as constantes de velocidade globais de reações em vários passos.

Atividade

Q1:

A decomposição do composto A nos compostos B e E é uma reação de primeira ordem com uma constante de velocidade 𝑘. A decomposição envolve quatro reações elementares:

  • Reação:AB+Ccontantedevelocidade1;=𝑘
  • Reação:B+CAcontantedevelocidade2;=𝑘
  • Reação:B+CB+D+Econtantedevelocidade3;=𝑘
  • Reação:C+D2Bcontantedevelocidade4;=𝑘

A lei da velocidade desta reação é dada por: VelocidadedEdABC=[]𝑡=𝑘[]=𝑘[][].

Escreva uma equação química para a reação.

Na aproximação ao pré-equilíbrio, as velocidades das reações 1 e 2 são iguais. Utilize a aproximação ao pré-equilíbrio para determinar uma expressão para 𝑘 em termos das constantes de velocidade de reação elementares.

Na aproximação ao estado estacionário, as taxas de variação de [C] e [D] são zero. Nada é assumido em relação a [B] ou às velocidades das reações 1 e 2. Utilize a aproximação ao estado estacionário para determinar uma expressão para 𝑘 em termos das constantes de velocidade de reação elementares.

Qual das condições deve ser satisfeita para as aproximações ao pré-equilíbrio e a estado estacionário produzirem a mesma expressão de 𝑘?

Q2:

O composto A decompõe-se no composto C, D e E. A decomposição envolve três reações elementares:

  • Reação 1: AB, constante de velocidade = 𝑘.
  • Reação 2: A+BB+C+D, constante de velocidade = 𝑘.
  • Reação 3: 2BE, constante de velocidade = 𝑘.

As velocidade de reação podem ser estimadas utilizando uma aproximação ao estado estacionário. Nesta aproximação, a taxa de variação de [B] é zero.

A estequiometria da reação depende das velocidade relativas das reações 2 e 3. Com base nos mecanismos descritos, qual das seguintes não é uma equação correta da reação?

Qual das condições deve ser satisfeita para que a aproximação ao estado estacionário seja válida?

Utilize a aproximação ao estado estacionário para determinar uma expressão para a velocidade de formação de C em termos de [A] e das constantes elementares de velocidade de reação.

Utilize a aproximação ao estado estacionário para determinar uma expressão para a velocidade de formação de E em termos de [A] e das constantes elementares de velocidade de reação.

Q3:

Uma reação ocorre por via de quatro reações elementares com uma constante de velocidade 𝑘:

  • Reação 1: 2AB, constante de velocidade = 𝑘.
  • Reação 2: B2A, constante de velocidade = 𝑘.
  • Reação 3: B+CD+E, constante de velocidade = 𝑘.
  • Reação 4: C+ED+F, constante de velocidade = 𝑘.

Escreva a equação química para a reação.

A reação é de segunda ordem em relação a A e de primeira ordem em relação a C. Identifique o passo determinante de taxa desta reação.

Utilize a aproximação ao ré-equilíbrio para determinar uma expressão para 𝑘 em termos de [A], [C] e das constantes elementares da velocidade de reação.

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