& H2(g)+IC(g) HI(g)+HCl(g) & H(g)+IC(g) I2(g)+HCl(g)
a. Escreva a equação balanceada para a reação total.
b. Identifique os intermediários.
c. Escreva as leis de velocidade para cada etapa do mecanismo.
d. Se a primeira etapa é lenta e a segunda é rápida, qual a velocidade que você esperaria ser observada para a reação como um todo?

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você me enviou um exercício de química envolvendo reações químicas e mecanismos de reação. Vamos precisar saber como balancear equações químicas, identificar intermediários, entender as leis de velocidade das reações e descobrir qual é a velocidade observada para a reação inteira. Vamos resolver cada parte passo a passo para você entender direitinho!

Passo 2

a. Escreva a equação balanceada para a reação total.
Primeiro, vamos analisar as duas etapas da reação que você me deu:
Para encontrar a equação total da reação, precisamos somar essas duas etapas e cancelar os intermediários que aparecem em ambos os lados.
Vamos somar as duas equações:
Agora, combinamos os termos semelhantes:
Lado dos reagentes:
  • (porque temos duas moléculas de ICl)
Lado dos produtos:
  • (duas moléculas de HCl)
Então, a equação total balanceada é:

Passo 3

b. Identifique os intermediários.
Intermediários são espécies que aparecem em uma etapa intermediária do mecanismo da reação e são consumidas em etapas subsequentes. Eles não aparecem na equação total balanceada.
Vamos olhar as duas etapas:
Observando, vemos que o átomo de hidrogênio ( ) é produzido na primeira etapa e consumido na segunda etapa. Portanto, é um intermediário.
Outro ponto é que e aparecem em ambas as etapas, mas como é produzido em ambas, ele não é um intermediário, mas sim um produto final cumulativo.
Então, o intermediário é .

Passo 4

c. Escreva as leis de velocidade para cada etapa do mecanismo.
As leis de velocidade descrevem como a velocidade de uma reação depende das concentrações dos reagentes. Para cada etapa do mecanismo, a lei de velocidade pode ser escrita com base nos reagentes que participam dessa etapa.
  1. Primeira etapa:
    Supondo que essa seja a etapa de formação do intermediário , a lei de velocidade para essa etapa é:
    Aqui, é a constante de velocidade da primeira etapa, e e são as concentrações dos reagentes.
  2. Segunda etapa:
    A lei de velocidade para essa etapa é:
    Aqui, é a constante de velocidade da segunda etapa, e e são as concentrações dos reagentes.

Passo 5

d. Se a primeira etapa é lenta e a segunda é rápida, qual a velocidade que você esperaria ser observada para a reação como um todo?
Quando temos um mecanismo de reação com várias etapas, a etapa mais lenta determina a velocidade da reação como um todo. Essa etapa é chamada de etapa determinante da velocidade.
Nesse caso, a primeira etapa é lenta, então ela controla a velocidade da reação inteira. Portanto, a velocidade observada para a reação total será igual à velocidade da primeira etapa.
Usando a lei de velocidade da primeira etapa que escrevemos:
Isso significa que a velocidade da reação global depende das concentrações de e , e é diretamente proporcional a elas.

Resposta

A velocidade observada para a reação como um todo é , ou seja, depende das concentrações de e e é igual à velocidade da etapa lenta.

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