Cinética de reação de primeira ordem

Consumo de primeira ordem

Quando a velocidade de consumo é proporcional à concentração atual, C = C₀ exp(−kt) descreve sua evolução. Nessa expressão, k é a constante de velocidade. As unidades de tempo e do coeficiente devem ser compatíveis, por isso a calculadora converte ambas para uma base em segundos. Partindo de 2 mol/L com k = 0,01 1/s, a concentração chega a 1 mol/L após 69,3147 segundos.

Concentração desejada

A aba de tempo aceita uma concentração desejada positiva e menor ou igual à inicial. Uma concentração inalterada exige tempo zero. A equação, por si só, não permite concluir que uma reação seja de primeira ordem. O ajuste experimental, o controle de temperatura e o volume constante devem ser avaliados separadamente.

Ler juntos o coeficiente e o tempo

O expoente k·t deve ser adimensional. Não multiplique diretamente um coeficiente em inversos de segundo por minutos. Os seletores corretos permitem converter as unidades. Para um coeficiente experimental, compare temperatura, substância e meio com seu caso. Não é uma constante universal de reação.

Por exemplo, use concentração inicial 4 mol/L, alvo 1 mol/L e coeficiente experimental ilustrativo 0,05 1/s. A razão é 4/1 = 4, portanto o tempo é ln(4)/0,05 ≈ 27,725887 s. A fração restante é 1/4 e a conversão é 75 %. A meia-vida é ln(2)/0,05 ≈ 13,862944 s. Duas meias-vidas atingem o alvo porque a concentração cai à metade e o restante cai novamente à metade.

Conversão e concentração restante são saídas diferentes. Mudar a concentração inicial não muda a meia-vida neste modelo, mas pode alterar o tempo até um alvo absoluto. Mudanças de temperatura, reação inversa ou volume podem exigir outro modelo. O esgotamento completo não tem tempo finito. Um valor minúsculo exibido como zero não comprova esgotamento químico completo.

Perguntas frequentes

Como calcular a concentração em uma reação de primeira ordem?

Por exemplo, a equação de consumo de primeira ordem fornece 0,7358 mol/L após 100 segundos para uma concentração inicial de 2 mol/L e uma constante de velocidade de 0,01 1/s. O cálculo pressupõe temperatura e volume constantes e cinética de primeira ordem válida, sem determinar experimentalmente a ordem da reação.

Calcular com estes valores