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Lei da Velocidade para uma Reação

Um dos fatores que interferem na velocidade, rapidez ou taxa de desenvolvimento de uma reação química é a concentração dos reagentes. Conforme dito no texto “Influência da Concentração na Velocidade das Reações”, geralmente, um aumento na concentração dos reagentes aumenta a rapidez de uma reação.

Isso pode ser visto na reação de decomposição da água oxigenada (solução aquosa de peróxido de hidrogênio):

H2O2(l) → H2O(l) + ½ O2(g)

A seguir temos uma tabela com dados obtidos experimentalmente e que relaciona a concentração do reagente, em temperatura constante (25ºC) com a velocidade da reação:

Tabela com valores de concentração e velocidade de uma reação de decomposição da água oxigenada

Observe que do experimento 1 para o 2 dobrou-se a concentração da água oxigenada e o resultado foi que a velocidade da reação de decomposição também dobrou. Já do experimento 1 para o 3, tanto a concentração do reagente como a velocidade da reação quadruplicaram.

Isso nos leva a concluir corretamente que a concentração em mol/L é diretamente proporcional à velocidade da reação. Essa relação entre a rapidez de uma reação e as concentrações dos reagentes é dada por uma expressão matemática que é denominada lei da velocidade da reação. Assim, para a reação descrita essa lei é representada da seguinte forma:

Fórmula da lei da velocidade da decomposição da água oxigenada

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Nessa equação, k é uma constante característica de cada reação que varia exclusivamente com a temperatura. Veja também que a concentração do reagente é representada por colchetes [ ].

A lei da velocidade de uma reação também é denominada como Lei da Ação das Massas, Equação de Rapidez ou ainda Lei Cinética da Reação.  

Assim, para uma reação genérica balanceada, temos:

aA + bB → cC + dD

Fórmula da lei da velocidade das reações químicas

Os símbolos α e β são expoentes que são determinados experimentalmente. Na reação da água oxigenada mencionada acima o expoente foi igual a 1, que é o mesmo valor do coeficiente dessa substância na reação. Porém, isso não ocorre sempre. Somente em reações elementares, isto é, que se desenvolvem em uma única etapa, é que ocorrerá dos expoentes na expressão da lei da velocidade serem iguais aos respectivos coeficientes..

Entretanto, é importante lembrar que, na prática, isso nem sempre acontece. Quando a reação não é elementar, ocorrendo em mais de uma etapa, é necessário determinar experimentalmente os valores dos expoentes. Isso será determinado pela primeira etapa da reação, que é a fase lenta.

Veja também o texto “Ordem de uma reação” para você entender melhor como isso é feito.

 

Segundo a lei da velocidade, a taxa de desenvolvimento de uma reação é proporcional à concentração dos reagentes
Segundo a lei da velocidade, a taxa de desenvolvimento de uma reação é proporcional à concentração dos reagentes
Publicado por: Jennifer Rocha Vargas Fogaça
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Lista de Exercícios

Questão 1

Dada a equação a seguir de uma determinada reação química:

H2O2 + 2 Cl- + 2 H3O+ → 2 H2O + Cl2
      (Reagentes)               (Produtos)

Foram realizados quatro experimentos com quantidades diferentes de reagentes. Em cada uma deles, foi medido o tempo que o Cl2 leva para ser originado. A tabela a seguir traz os dados desses experimentos:

Esses dados indicam que a velocidade da reação considerada depende apenas da concentração de:

a) H2O2 e Cl-

b) H2O2 e H3O+

c) H2O2

d) H3O+

e) Cl-

Questão 2

Quando o ar de uma cidade está muito poluído, várias reações químicas podem ocorrer na atmosfera do local. Uma delas é a reação entre o dióxido de nitrogênio e o ozônio, que forma trióxido de nitrogênio e gás oxigênio, como na equação a seguir:

NO2(g) + O3(g) → NO3(g) + O2(g)

Utilizando os dados a seguir para a equação fornecida, determine a expressão da velocidade e o valor da constante da velocidade desse processo:

a) v = k · [NO2] e 2,2. 107

b) v = k · [O3] e 4,4. 107

c) v = k · [NO2] [O3] e 1,5. 107

d) v = k · [NO2] [O3] e 2,0. 107

e) v = k · [NO2] + [O3] e 2,2. 107

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