Descreva detalhadamente, apresentando as devidas deduções, as leis de velocidade para os mecanismos dissociativo e associativo. Discuta as principais diferenças entre esses mecanismos.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão pede para a gente descrever detalhadamente as leis de velocidade para os mecanismos dissociativo e associativo, fazendo as deduções necessárias, e também discutir as principais diferenças entre esses mecanismos. Para resolver isso, vamos precisar entender o que são esses mecanismos, como derivar suas leis de velocidade e comparar como eles funcionam de maneira diferente.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre o mecanismo dissociativo. Esse tipo de mecanismo ocorre quando uma molécula reage e se divide em dois ou mais intermediários antes de formar o produto final. Um exemplo clássico é a reação de dissociação de uma molécula de dinitrogênio tetroxido (
) em dois monóxido de nitrogênio (
).
A equação geral para um mecanismo dissociativo pode ser representada assim:
Onde $ AB $ é a molécula que se dissocia em $ A $ e $ B $.
Passo 3
Agora, vamos derivar a lei de velocidade para o mecanismo dissociativo. A lei de velocidade relaciona a velocidade de uma reação com as concentrações dos reagentes elevados a certos expoentes (ordens da reação).
Considerando a reação:
A taxa de formação de $ A $ é proporcional à concentração de $ AB $:
Onde $ k $ é a constante de velocidade.
Isso significa que a reação tem uma ordem de reação primeira em relação a $ AB $, ou seja, a velocidade depende linearmente da concentração de $ AB $.
Passo 4
Agora, vamos falar sobre o mecanismo associativo. Nesse caso, duas moléculas ou íons se combinam para formar um intermediário antes de formar o produto final. Um exemplo é a reação entre íons hidroxônio (
) e cloreto (
) para formar água e ácido clorídrico:
A equação geral para um mecanismo associativo pode ser representada assim:
Passo 5
Vamos derivar a lei de velocidade para o mecanismo associativo. Considerando a reação:
A taxa de formação de $ AB $ é proporcional às concentrações de $ A $ e $ B $:
Isso indica que a reação é de segunda ordem, sendo primeira ordem em $ A $ e primeira ordem em $ B $. A velocidade depende do produto das concentrações de $ A $ e $ B $.
Passo 6
Agora que temos as leis de velocidade para ambos os mecanismos, vamos discutir as principais diferenças entre eles:
-
Mecanismo de Reação:
- Dissociativo: Envolve a quebra de uma molécula em partes menores antes de formar o produto.
- Associativo: Envolve a combinação de duas ou mais espécies para formar um intermediário.
-
Ordem da Reação:
- Dissociativo: Geralmente de primeira ordem, dependente de uma única concentração de reagente.
- Associativo: Geralmente de segunda ordem, dependente das concentrações de dois reagentes.
-
Intermediários:
- Dissociativo: Forma intermediários ao se dividir.
- Associativo: Forma intermediários ao se unir.
-
Dependência de Concentração:
- Dissociativo: A velocidade da reação depende apenas da concentração do reagente que está se dissociando.
- Associativo: A velocidade depende das concentrações de ambos os reagentes que estão se associando.
Resposta
Então, resumindo, no mecanismo dissociativo, uma molécula se divide em partes menores e a velocidade da reação é proporcional à concentração dessa molécula ($ velocidade = k[AB]
velocidade = k[A][B] $), sendo de segunda ordem. As principais diferenças estão no modo como os reagentes interagem e na ordem das reações resultantes.