LEI DE VELOCIDADE

LEI DE VELOCIDADE

Quando falámos dos Factores que afectam a velocidade da Reacção dissemos que a velocidade de uma reacção depende da concentração dos reagentes. Assim, quanto maior a concentração dos reagentes maior é a velocidade da reacção, portanto, a velocidade de uma reação é proporcional à concentração dos reagentes. Entretanto, nem todos eles influenciam a velocidade da mesma maneira.

A primeira observação da influência da concentração dos reagentes na velocidade de uma reacção foi feita pelo químico alemão Karl Friedrich Wenzel, no século XVIII, quando estudava a acção dos ácidos sobre metais. Entretanto, somente em 1864 essa influência foi rigorosamente enunciada, através da Lei da Acção das Massas, pelos cientistas noruegueses Cato Maximilian Guldberg e Peter Waage. Esta lei diz:

“A determinada temperatura a velocidade da reacção é directamente proporcional ao produto das concentrações molares dos reagentes, elevadas a expoentes que são determinados experimentalmente”

Deste modo para uma reacção genérica:

aA + bB → cC + dD

Temos a seguinte expressão da lei da velocidade:

V = k.[A]^α . [B]^β

Onde:

• V – é a velocidade da reacção
• k – constante de velocidade (a uma dada temperatura)
• [A] e [B] – são as concentrações em molares dos reagentes A e B respectivamente;
• α e β – são expoentes determinados experimentalmente, denominados ordem da reacção. Estes podem ser números inteiros (maiores ou iguais a zero);

Assim, a expressão V = k.[A]^α . [B]^β ,  nos permite calcular a velocidade com que a reação ocorre e relacioná-la com as concentrações dos reagentes e esta expressão expressa a  Lei da Velocidade, Lei Cinética ou também Lei de Guldberg-Waage.   

Exemplos

Escreva a expressão da Lei de Velocidade:

1 . 2H_2(g) + O_2(g) → 2H₂O_(l)

V = k · [H₂]² · [O₂]

2 . N_2(g) + 3H_2(g) → 2NH_3(g)

V = k · [N₂] · [H₂]³

3 . CaCO_3(s) → CaO­_(s) + CO_2(g)   

V = K

No exemplo 3, a expressão da lei de velocidade fica V = k pelo facto do reagente estar no estado sólido. Quando o reagente encontra-se no estado sólido, ele não aparece na expressão da lei de velocidade, isto por uma simples razão: quando o reagente é sólido a reacção ocorre na sua superfície de tal modo que a sua influência na velocidade da reacção é através da superfície de contacto e não da sua concentração.

4 . NH_3(g) + H₂O_(l) → NH₄OH_(aq)

V = k · [NH₃]

Neste caso temos um reagente no estado líquido. E quando um reagente encontra-se no estado líquido a sua concentração pode ser considerada constante desde que esse reagente esteja em excesso.

 5. X_(g) + Y_(aq) → Z_(s)

V = k · [X] · [Y]

Já as substâncias gasosas e em solução aquosa têm grande influência na velocidade da reacção uma vez que a sua concentração varia, por isso aparecem a expressão da Lei de Velocidade.

Ordem da reacção

A ordem de uma reacção é a soma dos expoentes que aparecem na expressão da lei de velocidade.

Assim, para uma reacção genérica:

aA + bB → cC

V = k · [A]^m · [B]ⁿ

Onde:

·         m é a ordem da reacção em relação a A;

·         n é a ordem da reacção em relação a B;

·         m + n é a ordem da reacção ou ordem global ou total da reacão.

Exemplos:

1 . N_2(g) + 3H_2(g) → 2NH_3(g)

V = k · [N₂] · [H₂]³

A concentração de N₂, [N₂] está elevada ao expoente 1 e é por isso que não escrevemos. Como o  expoente é 1, diz-se que a ordem da reacção em relação ao N₂ é 1. No caso do H₂ a sua concentração, [H₂], está elevada ao expoente 3, logo a ordem da reacção em relação ao H₂ é 3. Mas ordem da reacção ou ordem global ou total é 4, pois temos que somar os expoentes: 1 + 3 = 4.

2. CaCO_3(s) → CaO­_(s) + CO_2(g)  

V = K

Uma vez que o reagente não aparece na expressão da lei de velocidade, significa que a ordem da reacção é zero.

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