Ordem de uma Reação

No texto “Lei da Velocidade para uma Reação” determinou-se que a lei da velocidade de uma reação é dada pela expressão matemática a seguir, que relaciona as concentrações dos reagentes com a velocidade da reação: v = k [A]^α. [B]^β

Os expoentes nessa equação nem sempre são iguais aos coeficientes da equação química balanceada. A única maneira de se determinar com certeza o expoente na equação da velocidade é fazendo vários experimentos.

É importante determinar os coeficientes corretamente, pois eles indicarão a ordem da reação, que é definida da seguinte maneira:

A ordem de uma reação também pode ser interpretada em relação a cada reagente:

Vejamos um exemplo:

2 NO_(g) + 1 Br_2(g) → 2 NOBr_(g)

A reação acima, entre o óxido nítrico e o bromo, ocorre à temperatura de 273ºC. Ao realizar uma série de experimentos, nos quais se alterou a concentração dos reagentes, obtiveram-se os seguintes dados da tabela abaixo:

Observe que do experimento 1 para o 2 dobrou-se a concentração do bromo, e o resultado foi que a velocidade da reação também dobrou. Assim, o expoente dessa substância será igual a 1.

Já no caso do óxido nítrico, do experimento 3 para o 4, sua concentração também foi dobrada, porém, a velocidade quadruplicou, pois foi de 36 mol. L^-1. s^-1 para 144 mol. L^-1. s^-1. Portanto, o seu expoente será 2. Desse modo, temos que a lei da velocidade para essa reação será dada pela seguinte equação:

v = k [NO]². [Br₂]¹

Assim, essa reação é de:

• 2ª ordem em relação a NO;
• 1ª ordem em relação a Br₂;
• 3ª ordem em relação à reação global (soma dos expoentes: 2+1 = 3).

Observe que os valores dos expoentes são iguais aos valores dos respectivos coeficientes dessas substâncias na equação química balanceada. Isso se dá porque essa reação é elementar, isto é, ocorre em uma única etapa. Por isso, temos que:

No caso de reações não elementares, a etapa lenta será a etapa determinante da ordem da reação. Um exemplo de reação não elementar, que se desenvolve em mais de uma etapa distinta, é a que ocorre entre o gás hidrogênio e o monóxido de nitrogênio para a formação do gás nitrogênio e da água.

Essa reação se processa segundo as seguintes etapas:

Etapa 1 (lenta): 1 H_2(g) + 2 NO_(g) → 1 N₂O_g) + 2 H₂O_(l)
Etapa 2 (rápida): 1 N₂O_g) + 2 H₂O_(l) → 1 N_2(g) + 2 H₂O_(l)

Equação global: 2 H_2(g) + 2 NO_(g) → 1 N_2(g) + 2 H₂O_(l)

A lei da velocidade e os expoentes dessa reação serão dados pelos coeficientes dos reagentes na etapa lenta. Portanto, temos:

v = k [H₂]¹ . [NO]²

Essa reação é de:

• 1ª ordem em relação a H₂;
• 2ª ordem em relação a NO;
• 3ª ordem em relação à reação global (soma dos expoentes: 1+2 = 3).

Nesse caso, podemos ver que os coeficientes da equação global não são iguais aos expoentes na expressão da lei da velocidade.

Observação: Se acontecer de mudarmos a concentração de uma substância reagente e a velocidade da reação não se alterar, a ordem de reação dessa substância será igual a zero, pois ela não participa da equação da velocidade.