segue a equação cinética experimental
Foram propostos dois mecanismos para essa reação:
A)
B)
Para ambos os mecanismos, deduza a equação da velocidade de formação de
. Os mecanismos estão de acordo com a equação cinética experimental?
segue a equação cinética experimental
Foram propostos dois mecanismos para essa reação:
A)
B)
Para ambos os mecanismos, deduza a equação da velocidade de formação de
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma reação química:
A lei de velocidade experimental para essa reação é:
O exercício nos apresenta dois possíveis mecanismos para essa reação e nos pede para deduzir a equação da velocidade de formação de
para cada mecanismo e verificar se eles estão de acordo com a lei de velocidade experimental. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre mecanismos de reação e como derivar a lei de velocidade a partir deles.
Passo 2
Primeiro, vamos analisar o Mecanismo A:
-
Primeira etapa (rápida e reversível):
-
Segunda etapa (lenta):
As constantes de velocidade obedecem:
Como a primeira etapa é rápida e reversível, podemos assumir que ela está em equilíbrio. Isso significa que a velocidade da reação direta é igual à da inversa.
Passo 3
Aplicando a condição de equilíbrio para a primeira etapa, temos:
Podemos rearranjar para encontrar a concentração de
:
Vamos chamar
de uma constante
.
Passo 4
Agora, na segunda etapa lenta, a velocidade de formação de
é dada por:
Substituindo
pela expressão que encontramos:
Passo 5
Simplificando a equação acima:
Isso não está na forma da lei de velocidade experimental, que é proporcional a
. Portanto, o Mecanismo A não está de acordo com a equação cinética experimental.
Passo 6
Agora, vamos analisar o Mecanismo B:
-
Primeira etapa (lenta):
-
Segunda etapa (rápida):
As constantes de velocidade obedecem:
Como a primeira etapa é lenta, ela determina a velocidade da reação. A segunda etapa é rápida e consome o intermediário
rapidamente.
Passo 7
Como a primeira etapa é a etapa lenta e determina a velocidade da reação, a velocidade global é dada pela velocidade dessa primeira etapa:
Isso coincide exatamente com a lei de velocidade experimental:
Resposta
Apenas o Mecanismo B está de acordo com a equação cinética experimental.