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Cálculo da Velocidade Média de uma Reação

A velocidade média de uma reação (Vm) pode ser medida por meio da variação da concentração dos reagentes ou da variação da concentração dos produtos em relação ao tempo transcorrido de reação, conforme a fórmula a seguir:

Fórmula da velocidade média de uma reação

Visto que se considera a variação da concentração e do tempo, é necessário diminuir os valores finais pelos iniciais daquele intervalo da reação. Isso permite que esse cálculo da velocidade média seja feito em qualquer intervalo de tempo do processo:

Cálculo da velocidade média

Se for considerada a variação da concentração dos produtos, a fórmula será:

Velocidade média em relação aos produtos

Já no caso da variação da concentração dos reagentes, teremos que adicionar um sinal negativo na fórmula, pois como os reagentes são consumidos durante o processo, a sua concentração final será menor que a inicial e o resultado daria negativo, assim, temos:

Velocidade média em relação aos reagentes

A unidade da velocidade média será dada de acordo com as unidades da concentração e do tempo. Por exemplo, se a concentração for dada em mol/L e o tempo em segundos, a unidade de Vm será mol. L-1. s-1. No entanto, as quantidades de reagentes e produtos também podem ser expressas em termos de massa, volume – principalmente no caso de gases –, número de mol, etc. Já o tempo também pode ser dado em minutos ou horas, dependendo da velocidade com a qual se processa a reação.

Até agora explicamos quais são as fórmulas para se calcular separadamente as velocidades médias de consumo do reagente e de formação do produto, porém, como conseguimos a velocidade média global da reação?

Basta dividir cada valor da velocidade pelo coeficiente da respectiva substância na equação química que representa a reação. De forma geral:

Velocidade média global de uma reação genérica

Para entender como se aplica esse conceito, vejamos o exemplo de uma reação que ocorre em um balão com 10 mol do gás ozônio (O3). Suas moléculas colidem umas com as outras, formando moléculas de oxigênio (O2), conforme a equação química a seguir:

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2O3→ 3O2

Depois de 1 minuto restam apenas 4 mol de ozônio, o que significa claramente que 6 mol reagiram. Assim, a velocidade média de decomposição do O3 foi de 6 mol. L-1. min-1, como mostrado a seguir:

Vm =  - ? [ reagentes]
                   ?t

Vm =  - ? [ final - inicial]
                   ?t

Vm =  - ? [ O3]
                   ?t

Vm =  -  [4-10 ] mol/L
                   1 min

Vm =  6 mol/L
           1 min

Vm de decomposição de O3= 6 mol. L-1. min-1

Isso significa que, durante 1 minuto, seis mol de O3 reagiram em cada litro do sistema.

Mas se fizéssemos esse cálculo em relação ao produto (O2), a velocidade média da reação de sua formação seria de 9 mol. L-1. min-1:

2O33O2
2 mol ------ 3 mol
6 mol ------   x
x = 9 mol de O2 formados

Vm =   ? [ produto]
                   ?t

Vm =   ? [ final - inicial]
                   ?t

Vm =   ? [ O2]
                   ?t

Vm =    [9 - 0 ] mol/L
                   1 min

Vm =  9 mol/L
           1 min

Vm de formação de O2 = 9 mol. L-1. min-1

Se quisermos descobrir também a velocidade global da reação, basta, conforme já dito, dividir cada velocidade pelo seu respectivo coeficiente. Veja como isso é feito abaixo:

2O33O2

Vm da reação= 6 mol. L-1. min-1 = 3 mol. L-1. min-1
                                 2
                                      Ou
Vm da reação= 9 mol. L-1. min-1 = 3 mol. L-1. min-1
                                3

A partir de uma reação do gás ozônio você poderá aprender a calcular a velocidade média de reações químicas
A partir de uma reação do gás ozônio você poderá aprender a calcular a velocidade média de reações químicas
Publicado por: Jennifer Rocha Vargas Fogaça
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Lista de Exercícios

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

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