Como calcular a taxa de reação

Contente

• TL; DR (muito longo; não leu)
• Taxa instantânea vs. média
• Dependência estequiométrica de taxas
• Taxa de reação positiva
• Pressupostos da taxa de reação
• Cálculo Numérico da Taxa de Reação
• Cálculo de taxa gráfica

A taxa na qual as substâncias químicas reagem varia muito. Um prego pode levar anos para enferrujar, enquanto os explosivos detonam em milésimos de segundo. Geralmente, uma taxa de reação envolve a mudança na concentração de uma substância durante um determinado período de tempo. Você calcula a taxa de reação dividindo a mudança na concentração pelo tempo decorrido. Você também pode determinar graficamente a taxa de uma reação, localizando a inclinação da curva de concentração.

TL; DR (muito longo; não leu)

Para calcular a taxa de uma reação química, divida as moles da substância consumida ou produzida pelo número de segundos que a reação levou para ser concluída.

Taxa instantânea vs. média

A taxa de uma reação pode mudar com o tempo. Como um reagente é usado, por exemplo, sua taxa normalmente diminui. Portanto, você precisa distinguir entre a taxa de reação instantânea, ou seja, a taxa de um determinado instante e a taxa média, que determina a taxa ao longo da reação.

Dependência estequiométrica de taxas

As taxas de reação para diferentes produtos e reagentes dependem umas das outras de acordo com a estequiometria da reação. Quando você determina a taxa de uma substância em uma reação, encontrar as taxas para as outras substâncias é simplesmente uma questão de multiplicar as proporções molares pela taxa da substância conhecida. Por exemplo, considere a combustão de metano:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

A reação consome duas moles de oxigênio por cada mole de metano e produz uma mole de dióxido de carbono e duas de água. A taxa de reação do oxigênio é o dobro do metano, mas a taxa de CO₂ é o mesmo que para o metano.

Taxa de reação positiva

Uma taxa de reação deve sempre ser um número positivo. Quando você calcula a taxa de reação de um produto, uma taxa positiva ocorre naturalmente, pois a concentração da substância aumenta com o tempo. Mas você multiplica o cálculo de um reagente por um negativo (-1) para torná-lo positivo, porque a concentração de um reagente diminui com o tempo.

Pressupostos da taxa de reação

Alguns fatores ambientais diferentes podem alterar a taxa de uma reação, incluindo temperatura, pressão e presença de catalisadores. Você precisa estar ciente desses fatores ao fazer cálculos de taxa. Sob condições de temperatura e pressão padrão (STP), você pode assumir que a reação ocorreu à temperatura ambiente e à pressão atmosférica padrão.

Cálculo Numérico da Taxa de Reação

Você pode expressar as taxas de reação em unidades de moles por litro por segundo ou mol × L^-1 × s^-1. Para calcular uma taxa de reação, simplesmente divida as moles da substância produzida ou consumida na reação e divida pelo tempo de reação em segundos.

Por exemplo, 0,2 moles de ácido clorídrico em 1 litro de água reagem com 0,2 moles de hidróxido de sódio, formando água e cloreto de sódio. A reação leva 15 segundos. Você calcula a taxa de reação do ácido clorídrico da seguinte maneira:

0,2 moles de HCl ÷ 1 L = 0,2 moles por litro (mol × L^-1 ).
0,2 moles por litro ÷ 15 segundos = 0,0133 mol × L^-1 × s^-1.

Cálculo de taxa gráfica

Você pode medir e registrar a concentração de um produto ou reagente durante uma reação. Esses dados geralmente produzem uma curva que diminui para reagentes e aumenta para produtos. Se você encontrar a linha tangente em qualquer ponto da curva, a inclinação dessa linha é a taxa instantânea para esse ponto no tempo e para essa substância.