Escreva as prováveis etapas e a expressão da velocidade da reação estudada.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para a gente escrever as possíveis etapas (ou seja, o mecanismo) de uma reação química e também a expressão para a velocidade dessa reação. O assunto aqui é Cinética Química, que estuda a velocidade das reações e como ela depende das concentrações dos reagentes.
Passo 2
Primeiro, precisamos pensar nas etapas que compõem a reação que estamos estudando. Geralmente, uma reação pode ocorrer em uma única etapa (reações elementares) ou em várias etapas (reações complexas). Vamos supor que estamos lidando com uma reação complexa que ocorre em duas etapas:
-
Etapa 1 (Rápida e Reversível):Nessa etapa, os reagentes A e B reagem para formar um intermediário C. A seta para a esquerda indica que a reação também pode ocorrer de forma reversível.
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Etapa 2 (Lenta e Determinante da Velocidade):Aqui, o intermediário C se decompõe formando os produtos D e E. Como essa etapa é lenta, ela determina a velocidade final da reação toda.
Passo 3
Agora, vamos identificar qual dessas etapas controla a velocidade da reação. Geralmente, a etapa mais lenta é a que determina a velocidade global da reação. No nosso caso, a Etapa 2 é a lenta, então ela vai ditar como a velocidade da reação se comporta.
Passo 4
Para escrever a expressão da velocidade, usamos a lei da velocidade que depende apenas da etapa determinante. A velocidade (v) pode ser expressa como a taxa de formação dos produtos na Etapa 2:
Aqui,
é a constante de velocidade da Etapa 2, e
é a concentração do intermediário C.
Mas, como o intermediário C não está presente no estado inicial, precisamos expressá-lo em termos das concentrações iniciais. Da Etapa 1, no equilíbrio, temos:
Rearranjando, temos:
Substituindo isso na expressão da velocidade:
Podemos combinar
em uma nova constante
:
Resposta
A expressão da velocidade da reação é:
onde
é a constante de velocidade efetiva da reação.
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