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Cinética química: concentração, meia-vida e tempo por ordem

Informe a ordem (0, 1 ou 2), o k, a concentração inicial e o tempo para ver a concentração restante, a meia-vida e o tempo até restar uma fração.

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Entrada

Ordem da reação

Ordem global em relação ao reagente A, que você já conhece.

Concentração do reagente no instante zero.

Unidade: mol L⁻¹ s⁻¹ na ordem 0, s⁻¹ na ordem 1, L mol⁻¹ s⁻¹ na ordem 2. Use a mesma unidade de tempo de t.

Na mesma unidade de tempo de k, em geral segundos.

Para saber em quanto tempo restam, por exemplo, 25% do reagente. O padrão de 50% coincide com a meia-vida.

Resultado

O resultado aparece aqui.

Leis integradas e meia-vida por ordem

velocidade = −d[A]/dt = k × [A]^n

Aqui n é a ordem da reação e [A] a concentração do reagente em mol/L. Integrando, a concentração no instante t e a meia-vida ficam assim:

Ordem[A] no instante tMeia-vidaUnidade de k
0[A]₀ − k t[A]₀ ÷ (2 k)mol L⁻¹ s⁻¹
1[A]₀ e^(−k t)ln 2 ÷ ks⁻¹
21 ÷ (1 ÷ [A]₀ + k t)1 ÷ (k [A]₀)L mol⁻¹ s⁻¹

Atenção: Convenção de k: a página usa −d[A]/dt = k [A]^n. Se a sua fonte define a velocidade da reação 2A → P como −½ d[A]/dt, o k dela é metade deste e a meia-vida de segunda ordem vira 1 ÷ (2 k [A]₀).

Exemplos resolvidos

Primeira ordem, [A]₀ = 0,5 mol/L e k = 0,02 s⁻¹: após 50 s sobram 0,18393972 mol/L, 36,79% do início. A meia-vida é 34,657359 s e restam 25% em 69,314718 s.

Ordem zero com k = 0,0025 mol L⁻¹ s⁻¹ consome 1 mol/L de forma linear: em 100 s restam 0,75 mol/L e a meia-vida é 200 s.

Segunda ordem, [A]₀ = 0,8 mol/L e k = 0,5 L mol⁻¹ s⁻¹: em 10 s restam 0,16 mol/L e a meia-vida é 2,5 s.

Limites da conta

  • Na ordem zero a reação acaba em [A]₀ ÷ k. Com 0,2 mol/L e k = 0,01, isso é em 20 s; depois disso a concentração fica em zero e a página mostra 0 mol/L em 50 s.
  • A ordem é um dado que você informa; esta página não a descobre a partir de medidas.
  • Há um só reagente e uma só etapa: a lei de velocidade com várias espécies e o mecanismo ficam de fora.
  • Use a mesma unidade de tempo em k e em t; os tempos do resultado saem nela.

Perguntas frequentes

Como calcular a meia-vida de uma reação de primeira ordem?

Divida ln 2 por k, sem depender da concentração inicial. Com k = 0,05 s⁻¹ a meia-vida é 13,862944 s. Em ordem zero é [A]₀ ÷ (2k); em segunda ordem, 1 ÷ (k [A]₀).

Quais são as equações integradas de velocidade das ordens 0, 1 e 2?

Ordem 0: [A] = [A]₀ − kt. Ordem 1: [A] = [A]₀ e^(−kt). Ordem 2: 1 ÷ [A] = 1 ÷ [A]₀ + kt. Todas assumem −d[A]/dt = k [A]^n com um só reagente.

Como achar a concentração em função do tempo para o reagente?

Escolha a ordem e aplique a lei integrada. Em primeira ordem, [A]₀ = 1 mol/L e k = 0,05 s⁻¹ deixam 0,60653066 mol/L após 10 s, 60,65% do início.

Quanto tempo para consumir reagente até restar uma fração dele?

A página pede o percentual que deve restar. Em primeira ordem o tempo é ln(100 ÷ f) ÷ k; com k = 0,05 s⁻¹ e 50% o resultado é 13,862944 s, igual à meia-vida.