Determinação da ordem global da reação de oxidação do ião iodeto pelo peróxido de hidrogênio

Isótopos, Isóbaros e Isótonos

IsótoPos: são átomos que apresentam o mesmo número atômico (Z) e diferentes números de massa (A).

Os isótopos são átomos de um mesmo elemento químico (mesmo Z), e que apresentam diferentes números de nêutrons, resultando assim diferentes números de massa.

Exemplos

prótio = 11H                &         deutério = 21H            &         trítio = 31H

ou

cloro 35 =  17H35         &         cloro 37 =  17H37

IsóbAros: são átomos que apresentam diferentes números atômicos (Z) e mesmo número de massa (A).

Exemplos

19K40                &         20Ca40

ou

6C14                 &         7N14IsótoNos: são átomos que apresentam o mesmo números atômicos (Z), diferentes números de massa, e o mesmo número de nêutrons (N).

Exemplos

12Mg26                        &                     14Si28

N = A – Z

NMg = 26 – 12 = 14    &                     NSi = 28 – 14 = 14

As espécies Isoeletrônicas são as substâncias em que os elétrons têm cargas iguais.

Exemplos

7N3-                  &                     9F-        &         13Al3+

e- = 7 + 3         &         e- = 9 + 1                    e- = 13 - 3

e- = 10                         e- = 10                        e- = 10

Exercício: Uma certa variedade atômica do estrôncio, cujo número atômico é 38, tem número de massa igual a 87. Por outro lado, certa variedade de criptônio, cujo número atômico é 36, apresenta número de massa igual a 83. Qual é o número de nêutrons contido num átomo X que é, simultaneamente, isótopo do estrôncio e isóbaro do criptônio?

38Sr87                           36Kr83

38X83

Nx = A – P = 83 – 38 = 45

Configuração eletrônica

Número máximo de elétrons nos níveis

K         L         M        N         O         P          Q

2          8          18        32        50        72        98        teóricos

2          8          18        32        32        18        8          valores para os átomos atuais

Distribuição Eletrônica em Átomos Neutros           

Para fazermos a distribuição eletrônica de um átomo neutro, devemos conhecer o seu número atômico (Z) e, conseqüentemente, seu número de elétrons e distribuí-los em ordem crescente de energia dos subníveis, segundo o diagrama de Pauling.

Ou

A distribuição eletrônica de íons é semelhante à dos átomos neutros. Lembrando que um íon é formado a partir da perda ou ganho de elétrons que ocorre com um átomo e que os elétrons serão retirados ou recebidos sempre da última camada eletrônica (mais externa), chamada camada de valência, e não do subnível mais energético, teremos, por exemplo, as seguintes distribuições:11Na: 1s2 2s2 2p6 3s1
perde 1e da camada de valência
11Na+: 1s2 2s2 2p6 26Fe: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6
perde 2e da camada de valência
26Fe2+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6

Para a distribuição do íon Fe3+, é necessária a retirada de um elétron do subnível d.
26Fe3+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d517Cl: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
ganha 1e na camada de valência
17Cl–: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

Raio de Cátion

Quando um átomo perde elétron, a repulsão da nuvem eletrônica diminui, diminuindo o seu tamanho. Inclusive pode ocorrer perda do último nível de energia e quanto menor a quantidade de níveis, menor o raio.Portanto: raio do átomo > raio do cátion

11Na: (11 prótons, 11 elétrons, 3 níveis de energia)        è-1e-è           11Na+: (11 prótons, 10 elétrons, 2 níveis de energia)

1s2 2s2 2p6 3s1                                                                                                                                                                         1s2 2s2 2p6

raio Na            >                     raio Na+

Raio do Ânion

Quando um átomo ganha elétron, aumenta a repulsão da nuvem eletrônica, aumentando o seu tamanho.Portanto: raio do átomo < raio do ânion

8O: (8 prótons, 8 elétrons, 2 níveis de energia)         è+2e-è        8O: (8 prótons, 10 elétrons, 2 níveis de energia

expansão do nível de energia)

1s2 2s2 2p4                                                                                         1s2 2s2 2p6

Íons Isoelétricos

Íons isoelétricos são os que apresentam igual número de elétrons e, portanto, o número de níveis é o mesmo. Assim, quanto maior for o número atômico, maior será a atração do núcleo pela eletrosfera e menor o raio.

Exemplo

12Mg2+                    ,               11Na1+                     ,               9F1-

12 prótons                            11 prótons                            9 prótons

12-2 = 10 elétrons               11-1=10 elétrons                 9+1=10 elétrons

RMg2+                      <             RNa+                       <             RF-

Como o Mg perdeu mais elétrons o seu raio é menos e o F foi o único que ganhou elétrons, então o seu raio é o maior, considerando que as substâncias têm o mesmo número de elétrons.

Ligação Iônica ou Eletrovalente

É a ligação que se estabelece entre íons, unidos por fortes forças eletrostáticas. Ocorre com transferência de elétrons do metal para o ametal, formando cátions (íons positivos) e ânions (íons negativos), respectivamente, ou do metal para o hidrogênio.

Exemplos

1º)Ligação química entre um átomo de sódio e um átomo de cloro, formando cloreto de sódio.

Átomos de sódio Na

11Na      1s2 2s2 2p6 3s1è perde 1 e-è Na+ 2,8

            2,      8,        1

Átomo de cloro Cl

17Cl       1s2 2s2 2p6 3s2 3p5è ganha 1 e-è 2, 8, 8

            2,        8,         7

è Na+ Cl– cloreto de sódioOs íons Na+ e Cl– formados, respectivamente, pela perda e ganho de elétrons (com a finalidade de se estabilizarem) se atraem, provocando uma união entre íons, daí o nome ligação iônica.2º)Ligação química entre um átomo de magnésio e átomos de cloro.

12Mg     1s2  2s2 2p6  3s2  è perde 2e-  è Mg2+

17Cl       1s2  2s2 2p6  3s2 3p5  è ganha 1 e-è Cl-

ð  Mg2+(Cl-)2

Como cada átomo de magnésio perde 2 elétrons e cada átomo de cloro só pode ganhar 1 elétron, serão necessários 2 átomos de cloro para receber os 2 elétrons cedidos pelo átomo de magnésio.

Observação:o total de e- cedidos deve ser igual ao total de e- recebidos.

3º)Ligação química entre alumínio e oxigênio.

13Al         1s2  2s2 2p6  3s2 3p1  è perde 3e-è Al3+

8O           1s2  2s2 2p4  è ganha 2e- è O2-

è 2Al3+ 3O2-

Cada átomo de alumínio perde 3 e– , cada átomo de oxigênio ganha 2 e– e, então, para que o total de e– perdidos seja igual ao total de e– ganhos, 2 alumínios (perda de 6 e–) se ligam a 3 oxigênios (ganho de 6 e–).
Os compostos iônicos (compostos que apresentam ligação iônica) são eletricamente neutros, ou seja, a soma total das cargas positivas é igual à soma total das cargas negativas.
As ligações iônicas ocorrem, como regra geral, entre os elementos que tendem a perder elétrons e que possuem 1, 2 ou 3 elétrons na última camada (metais) e os elementos que tendem a ganhar elétrons e que possuem 5, 6 ou 7 elétrons na última camada (ametais).

01. Dada a reação química:

2H2(g) + O2(g) 2H 2O(g)

Resolução

a) Determinação da velocidade média da reação em função do H2, no intervalo entre 0 e 8’.
t = 8’

|∆n| = |0,3 – 0,6| = 0,3 mols

V = ∆n/∆t = 0,3/8 = 0,0375 mols H2/min

b) Determinação da velocidade média da reação em função do O2, no mesmo intervalo de tempo (entre 0 e 8’).
∆t = 8’

|∆n| = |0,35 – 0,5| = 0,15 mols

V = ∆n/∆t = 0,15/8 = 0,01875 mols O2/min

c) Determinação da velocidade média da reação em função da H2O, no intervalo entre 0 e 8’.
∆t = 8’

|∆n| = |0,3 – 0| = 0,3 mols

V = ∆n/∆t = 0,3/8 = 0,0375 mols O2/min

Com base nos resultados, podemos observar que a velocidade da reação, num mesmo intervalo de tempo, obedece à proporção dos coeficientes da reação.

Logo, se determinarmos a velocidade média da reação em função de um dos componentes, automaticamente saberemos a velocidade em função de seus outros componentes.

02. Em uma determinada experiência, a reação de formação do NH3 está ocorrendo com o consumo de 6 mols de hidrogênio por minuto. Qual é a velocidade de consumo do nitrogênio, na mesma reação, em mols por minuto?

Resolução

3H2                                       +                     N2        è        2NH3
V = 6 mols/min                                V = ?

Como a proporção H2/N2 é de 3 mols de H2 por mol de N2 (3 : 1) deduzimos que: VN2 = 2mols/min

03. Considere a reação genérica A + B C. Medindo-se a concentração em mol/L de A em diversos instantes, foram obtidos os seguintes resultados.

Calcule a velocidade média de consumo de A nos intervalos de tempo entre 0 e 2 minutos; 2 e 4 minutos e 4 e 6 minutos.

Resolução

VmA = - ∆[A]/∆t

è 0 a 2 min VmA = -(1,2 - 2)/(2 – 0) = 0,4 mol/L · min ou 0,4 mol · L–1 · min–1è 2 a 4 min
VmA = -(0,7 – 1,2)/(4 – 2) = 0,25 mol/ L · min ou 0,25 mol · L–1 · min–1è 4 a 6 min
VmA = -(0,4 – 0,7)/(6 – 4) = 0,15 mol/L · min ou 0,15 mol · L–1 · min–1Observação – Note que a velocidade diminui com o tempo.

(UFPE-PE) O gráfico a seguir representa a variação de concentração das espécies A, B e C com o tempo:

(UFRS-RS) As figuras a seguir representam as colisões entre as moléculas reagentes de uma mesma reação em três situações.

 A seqüência das reações I e II é proposta para explicar a destruição do ozônio da estratosfera. Os átomos de Cl se formam pela ação de radiação de alta energia sobre os clorofluorcarbonos (CFC).

O3 + Cl è O2 + ClO             (I)        ∆H = -120 kJ/mol de O2

ClO + O è Cl + O2               (II)      ∆H = -270 kJ/mol de O2

O3 + O è 2O2                       (III)

Pode-se dizer que os átomos de cloro atuam como catalisadores na destruição do ozônio. Explique o porquê.

Resposta

02. (UFPR-PR) Peróxidos são compostos que apresentam o grupo (– O – O –), em que o estado de oxidação do elemento oxigênio é –1. O peróxido de hidrogênio (H2O2), também conhecido como água oxigenada, é um agente oxidante poderoso, daí sua utilização como anti-séptico ou alvejante.Com base nestas informações, responda:
a) Por que, ao longo do tempo, a água oxigenada perde sua atividade? Explique o que ocorre e represente a equação do processo envolvido.
b) Qual seria o melhor ambiente para conservar um frasco contendo água oxigenada: uma geladeira ou uma prateleira em uma sala cuja temperatura é de aproximadamente 35 °C. Justifique.

Resposta

a) Porque ela se decompõe.
2 H2O22 H2O + O2
b) Uma geladeira, pois quanto menor a temperatura menor a velocidade de decomposição.

03. (Vunesp-SP) Se uma esponja de ferro metálico empregada em limpeza, como por exemplo o bombril, for colocada em uma chama ao ar, inicia-se uma reação química. Esta reação prossegue espontaneamente, mesmo quando a esponja é retirada da chama, com desprendimento de material incandescente sob a forma de fagulhas luminosas. Após o término da reação, a esponja torna-se quebradiça e escura. No entanto, se um arame de ferro aquecido na mesma chama e também ao ar, a única alteração que se nota ao final é o escurecimento de sua superfície.

a) Por que há grande diferença nas velocidades de reação nos dois casos?b) Escreva a equação balanceada da reação de formação de um possível produto da reação, com o respectivo nome, para os dois casos.

Resposta

a) A velocidade da reação química envolvendo um reagente sólido é maior quando a superfície de contato do sólido com o oxigênio é mais ampla.
b) O escurecimento do bombril e do arame é devido à formação do óxido de ferro II:
Fe(s) + 1/2 O2(g)FeO(s)

04. (UFSCar-SP) À temperatura ambiente, a reação química entre eteno e hidrogênio, ambos gasosos, é exotérmica. A reação é muito lenta, mas pode ser acelerada quando se adiciona um metal em pó, como níquel, paládio ou platina.a) Escreva a equação química balanceada da reação que ocorre e explique por que a reação é acelerada pela adição do metal.b) Esquematize um diagrama de energias, indicando as entalpias de reagentes e produto, relacionando-as com o calor de reação. Localize no diagrama a energia de ativação antes e depois da adição do metal.

Resposta

a) H2C = CH2(g) + H2(g) è metal èCH3∆H < 0O metal (Ni, Pd, Pt) atua como catalisador, aumentando a velocidade da reação devido à diminuição da energia de ativação.b)

01. Dada a reação:
3A + 2B C, em que a ordem de cada reagente coincide com o seu coeficiente
a) de quantas vezes a velocidade será aumentada se duplicarmos apenas a concentração de A?
b) de quantas vezes a velocidade será aumentada se duplicarmos somente a concentração de B?
c) de quantas vezes a velocidade será aumentada se duplicarmos simultaneamente as concentrações de A e B?Resoluçãoa) [A] = x                 [B] = y
     v1 = K · [A]3 · [B]2
     v1 = K · x3 · y2
     v2 = K · (2x)3 · y2
     v2 = K · 23 · x3 · y2

     v2 = 8 . K · x3 · y2

     v2 = 8 . v1
     
A velocidade da reação aumentará 8 vezes.b) [A] = x                 [B] = y
     v1 = K · x3 · y2
     v2 = K · x3 · (2y)2

     v2 = 4 . K · x3 · y2

     v2 = 4 . v1A velocidade aumentará 4 vezes.c) v1 = K · x3 · y2
    v2 = K · (2x)3 · (2y)2

    v2 = 32 . K · x3 · y2

    v2 = 32 . v1A velocidade aumentará 32 vezes.

02. Para a reação: A + B C + D verificou-se experimentalmente que, duplicando-se a concentração de A, a velocidade da reação aumenta 2 vezes, e duplicando-se a concentração de B, a velocidade da reação aumenta quatro vezes. Calcular:a) Ordem de A
b) Ordem de B
c) Ordem global da reaçãoResoluçãoa) v1 = K · [A]a · [B]b
    v1 = K · xa · yb
    v2 = K · (2x)a · yb
    v2 = K · 2a · xa · yb

    v2 = 2a · v1

    v2 = 2 . v1

    2 . v1 = 2a · v1

    a = 1

b) v1 = K · [A]a · [B]b
    v1 = K · xa · yb
    v2 = K · xa · (2y)b
    v2 = K · xa · 2b · yb

    v2 = 4 · v1

    v2 = xa · K · 2b · yb

    v2 = 2b · v1

    2b · v1 = 4 · v1

    b = 2

c) Ordem global = a + b
a + b = 3

03. (Vunesp-SP) A oxidação do íon iodeto pelo peróxido de hidrogênio em meio ácido ocorre segundo a equação química balanceada:H2O2 + 3I– + 2H+ 2 H2O + (I3)–Medidas de velocidade de reação indicaram que o processo é de primeira ordem em relação à concentração de cada um dos reagentes.a) Escreva a equação de velocidade da reação. Como é chamada a constante introduzida nessa equação matemática?b) Os coeficientes da equação de velocidade da reação são diferentes dos coeficientes da equação química balanceada. Explique por quê.Resoluçãoa) Primeira ordem em relação à concentração de cada reagente significa que os expoentes dos termos de concentração, na lei de velocidade correspondem a um. Portanto, a lei de velocidade fica assim representada:V = K· [H2O2]1 · [I –]1 · [H+]1K = constante de velocidade de reação químicab) Obtém-se a equação de velocidade experimentalmente. Essa velocidade depende da etapa lenta da reação. Os expoentes da equação de velocidade são os da fase lenta que nem sempre é igual à equação global balanceada.

04. (Unitau-SP) Na reação de dissociação térmica do HI(g), a velocidade de reação é proporcional ao quadrado da concentração molar do HI. Se triplicarmos a concentração do HI, a velocidade da reação:a) aumentará 6 vezes.
b) aumentará 9 vezes.
c) diminuirá 6 vezes.
d) diminuirá 9 vezes.
e) diminuirá 3 vezes.Resoluçãov1 = K · [HI]2
v2 = K · [3 · HI]2
v2 = 9 . K · [HI]2

v2 = 9 . v1

Resposta: B

03. (Vunesp-SP) A cinética da reação 2HgCl2 + C2O2-4è 2Cl- + 2CO2(g) + Hg2Cl2(s) foi estudada em solução aquosa, seguindo o número de mols de Hg2Cl2 que precipita por litro de solução por minuto. Os dados obtidos estão na tabela.

1,8 · 10–5 / 7,2 · 10–5 = (0,1)x · (0,15)y / (0,1)x · (0,30)y

1/4 = 1/2yè y = 22è y = 2

– Determinação de x

7,2 · 10–5 = (0,1)x · (0,30)y
3,6 · 10–5 = (0,05)x · (0,30)y

7,2 · 10–5 / 3,6 · 10–5 = (0,1)x · (0,30)y / (0,05)x · (0,30)y
2 = 2xè x = 1

portanto, a equação de velocidade fica:v = K · [HgCl2] ·[C2O42–]2b) Para o cálculo do valor da constante de velocidade, trabalhar com os dados de qualquer um dos três experimentos. Vamos escolher o primeiro:

v = K · [HgCl2] · [C2O42–]2

v = 8 · 10–3 · (0,01) · (0,01)2
v = 8 · 10–9 mol · L–1 · min–1

2. (Fuvest-SP) Em condições industrialmente apropriadas para se obter amônia, juntaram-se quantidades estequiométricas dos gases N2 e H2. N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)Depois de alcançado o equilíbrio químico, uma amostra da fase gasosa poderia ser representada corretamente por:

3. (UFMG-MG) O magnésio reage com solução aquosa de ácido clorídrico produzindo gás hidrogênio. A velocidade dessa reação pode ser determinada medindo-se o volume total do gás formado, V, em função do tempo de reação, t.Em um experimento, utilizou-se magnésio e excesso de uma solução diluída de HCl aquoso. Todo o magnésio foi consumido. O gráfico a seguir ilustra o resultado obtido.

3 – Indique o que ocorreria com o volume de hidrogênio produzido no tempo t = 5,0 minutos, na hipótese considerada no item anterior. Justifique sua resposta.

Resolução

1– Aumentaria. Quanto maior a temperatura maior a velocidade da reação.
2– Aumentaria. Quanto maior a concentração dos reagentes, maior a velocidade da reação.
3– Seria o mesmo, pois o sistema atingiu o equilíbrio.

01. Escreva as expressões das constantes de equilíbrio Kc e Kp para cada uma das seguintes equações:a) CO(g) + 2 H2(g) çèCH3OH(g)

b) 3 Fe(s) + 4 H2O(g)

Resolução

a)

Kc = [CH3OH] / [CO].[H2]2

Kp = pCH3OH / pCO.(H2)2

b)

Kc = [H2]4 / [H2O]4

Kp = (pH2)4 / (pH2O)4

02. Qual o valor da constante de equilíbrio Kc da reação 2A + 2B çèC + 4D, a 27 °C, sabendo-se que as concentrações no equilíbrio, em mols/L, são:

[A] = 0,2 ; [B] = 0,4 ; [C] = 0,6 ; [D] = 0,1

Resolução

Kc = [C].[D]4 / [A]2.[B]2

Kc = 0,6 . (0,1)4 / (0,2)2 . (0,4)2

Kc ~ 0,0094

03. A uma determinada temperatura, a reação 2 CO2 (g) çèO2 (g) + 2 CO(g) apresenta as seguintes pressões parciais de equilíbrio: PCO2= 0,6 atm       PO2= 0,4 atm       PCO = 1,0 atm

Resolução

       2 CO2 (g)çèO2 (g) + 2 CO(g)

Kp = (PO2) . (PCO)2 / (PO2)2

Kp = (0,4) . (1,0)2 / (0,6)2

Kp = 1,11

04. Para a reação:

2 NH3 (g)çè3 H2 (g) + N2 (g)

as pressões parciais do H2 e N2 no equilíbrio são, respectivamente, 0,4 e 0,8 atmosferas. A pressão total do sistema é 2,8 atmosferas. Qual é o valor de Kp?

Resolução

2NH3(g) çè 3H2(g) + N2(g)

                    0,4atm   0,8atm

                    2,8atm  è pNH3 = 1,6 atm

Kp = (pH2)3 . pN2 / (pNH3)2

Kp = (0,4)3 . 0,8 / (1,6)2

Kp = 0,02

01. 0,80 mol/L de A é misturado com 0,80 mol/L de B. Esses dois compostos reagem lentamente, produzindo C e D, de acordo com a reação A + B çèC + D.Quando o equilíbrio é atingido, a concentração de C é medida, encontrando-se o valor 0,60 mol/L. Qual o valor da constante de equilíbrio Kc dessa reação?

Resolução

Pelo enunciado do problema, notamos que as quantidades não estão em equilíbrio. A melhor maneira para resolver o problema é construir o quadro seguinte:

Observações

a) No início, encontramos 0,80 mol/L de A e no equilíbrio 0,2 mol/L, portanto a quantidade que reage corresponde à diferença: início – equilíbrio (0,8 – 0,2).b) Para calcular a quantidade que reage de B e as quantidades formadas de C e D, basta seguir a proporção estequiométrica. Portanto, a tabela é construída utilizando-se somente quantidade em mols de reagentes e produtos ou concentração molar.

Como saber a ordem global da reação?

Qual a reação do peróxido de hidrogênio?

Como é a reação de formação de um peróxido?

O que é a ordem da reação?