Considere a reação:
a) O que acontecerá com a velocidade de reação se a concentração de brometo de etila for dobrada? E se a concentração do hidróxido for dobrada? Se cada concentração for aumentada por um fator de 3? Justifique.
b) O que acontecerá se a temperatura for aumentada? Justifique.
c) Desenhe uma estrutura para o estado de transição da etapa lenta.
d) Esboce um diagrama de energia para a reação, dando os nomes e detalhes importantes.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão trata da cinética química, que estuda como as reações químicas acontecem no tempo. Vamos precisar entender como a concentração dos reagentes e a temperatura influenciam a velocidade da reação. Além disso, vamos falar sobre o estado de transição e como representar a energia dessa reação em um diagrama. Vamos por partes!

Passo 2

Primeiro, na parte a), a gente precisa ver como a velocidade da reação muda quando a concentração de brometo de etila ( ) ou de hidróxido ( ) é alterada. Para isso, vamos usar a Lei da Velocidade.
A lei da velocidade nos diz que a velocidade da reação depende das concentrações dos reagentes elevadas a certos expoentes, que são chamados de ordens de reação. A equação geral fica assim:
Onde:
  • é a constante de velocidade,
  • e são as ordens em relação a cada reagente.

Passo 3

Para descobrir como a velocidade muda quando dobramos ou triplicamos as concentrações, precisamos saber os valores de e . Assumindo que a reação é simples e que a ordem é 1 para cada reagente (o que é comum em reações de substituição nucleofílica como essa), temos:
Então, se dobrarmos a concentração de , a velocidade também dobra. O mesmo vale para o . Se aumentarmos cada um por um fator de 3, a velocidade será multiplicada por 3 em relação a cada reagente, então a velocidade total será multiplicada por .

Passo 4

Na parte b), a questão é sobre o que acontece com a velocidade da reação se aumentarmos a temperatura. Segundo a Teoria das Colisões, aumentar a temperatura faz com que as moléculas se movam mais rápido, aumentando a frequência e a energia das colisões entre elas. Isso geralmente aumenta a velocidade da reação porque mais moléculas têm energia suficiente para superar a energia de ativação, que é a barreira para reagir.

Passo 5

Para a parte c), precisamos desenhar uma estrutura para o estado de transição da etapa lenta. O estado de transição é um ponto no meio da reação onde os reagentes estão na configuração mais instável antes de se transformarem nos produtos. É como o “ponto de equilíbrio” energético. Para essa reação, o estado de transição envolveria uma ligação entre o oxigênio do e o carbono do que está sendo atacado, enquanto a ligação com o bromo está se quebrando.

Passo 6

Por fim, na parte d), vamos esboçar um diagrama de energia para a reação. Esse diagrama mostra as variações de energia durante a reação. Ele começa com os reagentes, sobe até o estado de transição (o pico), e depois desce até os produtos. Importante notar:
  • Reagentes têm uma certa energia inicial.
  • Estado de transição tem a energia mais alta.
  • Produtos podem ter mais ou menos energia que os reagentes, dependendo se a reação é exotérmica ou endotérmica.

Resposta

a) Se a concentração de brometo de etila ( ) for dobrada, a velocidade da reação também dobra. O mesmo acontece se a concentração de hidróxido ( ) for dobrada. Se ambas as concentrações forem aumentadas por um fator de 3, a velocidade da reação aumenta nove vezes, já que cada fator de 3 contribui multiplicativamente para a taxa.
b) Ao aumentar a temperatura, a velocidade da reação aumenta. Isso ocorre porque as moléculas têm mais energia cinética, resultando em colisões mais frequentes e com maior energia, superando mais facilmente a energia de ativação necessária para a reação ocorrer.
c) O estado de transição da etapa lenta apresenta uma ligação meio formada entre o oxigênio do e o carbono do , enquanto a ligação com o bromo está parcialmente quebrada, representando a configuração mais instável da reação.
d) O diagrama de energia da reação começa com os reagentes em um nível energético, sobe até o pico correspondente ao estado de transição, e depois desce até o nível dos produtos. O pico indica a energia de ativação. Se os produtos estiverem em um nível energético mais baixo que os reagentes, a reação é exotérmica; se estiverem mais altos, é endotérmica.

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Questão 01 - (Vale: 1,0 ponto)
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Inicial[A], Inicial[B],M Inicial
M
0,127 0,346
0,254 0,346
0,254 0,692
a) Escreva a equação da velocidade de reação.
b) Calcule o valor da constante de velocidade.