Deseja-se estudar a cinética da reação de decomposição do cloreto de nitrosila: 2 NOCl(g)→2 NO(g)+ClX2(g) \ce{ 2 NOCl(g) -> 2 NO(g) + Cl2(g) } Uma pequena quantidade de NOCl\ce{NOCl} foi introduzida em uma câmara de 1 cm3\pu{1 cm3} e um laser, que produz um pulso curto de duração muito precisa, foi usado para iniciar a reação. A espectrometria foi usada para monitorar as concentrações de NOCl\ce{NOCl} na câmara à medida que esse se decompôs.

As tangentes à curva foram traçadas em t=0,t = 0, t=1 pst = \pu{1 ps} e t=2 ps.t = \pu{2 ps}.

  1. Determine a ordem da reação em relação ao NOCl.\ce{NOCl}.

  2. Determine a constante de velocidade da reação.

  3. Determine a constante de velocidade da reação em termos da concentração expressa em mol ⋅ L−1.\pu{mol.L-1}.

Gabarito 2H.08

A velocidade de decomposição do NOCl\ce{NOCl} é dada por: v=k[NOCl]αv = k[\ce{NOCl}]^{\alpha} O coeficiente da reta tangente é dado por dNNOCldt\frac{dN_{\ce{NOCl}}}{dt} ou seja é igual a −v-v . Cálculo do coeficiente da reta quando t=1 pst=\pu{1ps} e a quantidade inicial de moléculas é 2⋅1016\pu{2e16} dNNOCldt=−3⋅1016 cm−33⋅10−12 s=−1⋅1028 cm−3  s−1\frac{dN_{\ce{NOCl}}}{dt} = \frac{{\pu{-3e16 cm-3} }}{{\pu{3e-12 s}}}= \pu{-1e28 cm-3 s-1} Cálculo do coeficiente da reta tangente quando a quantidade de moléculas é 4⋅1016\pu{4e16} e t=0t=0: dNNOCldt=−4⋅1016 cm−31⋅10−12 s=−4⋅1028 cm−3  s−1\frac{dN_{\ce{NOCl}}}{dt} = \frac{\pu{-4e16 cm-3}}{\pu{1e-12 s}}= \pu{-4e28 cm-3 s-1} Então quando a quantidade de moléculas é multiplicada por 22 a velocidade é multiplicada por 222^{{\color{red}2}} então a reação será de ordem 2. Cálculo da constante cinética: v=k(NNOCl)2v = k(N_{\ce{NOCl}})^{2} 4⋅1028 s−1 cm−3=k(4⋅1016cm−3)2\pu{\pu{4e28 s-1} cm-3} = k(\pu{4e16}\pu{cm-3})^{2} k=2,5⋅10−5 cm3  s−1 \boxed{k = \pu{2,5e-5 cm3 s-1}} Convertendo para mol L−1\pu{mol L-1} : k=2,5⋅10−5 cm3 s−1⋅6⋅1023 mol−111 L1⋅103 cm3k=\pu{2,5e-5 cm3 s-1}\cdot\frac{\pu{6e23 mol-1}}{\pu{1}}\frac{\pu{1 L}}{\pu{1e3 cm3}} k=1,5⋅1016 L mol−1 s−1\boxed{k = \pu{1,5e16 L mol-1 s-1}}