Na publicação de T. Saegusa e colaboradores, os autores descreveram que a taxa de polimerização para o oxetano iniciada com BF3 segue a seguinte equação:
-d[M]d t=kp[P^*][M]
c) A tabela abaixo mostra os valores para as constantes de propagação e para os parâmetros de ativação para as polimerizações do oxetano e do 3-metiloxetano. Discuta a razão pela qual o 3-metiloxetano é mais reativo do que o oxetano.
Oxetane 3-Methyloxetane
kp at -20^circ C(L mol^-1 s^-1) 0.019 0.11
De=r(kJ mol^-1) 71.2 65.7
De=r(kJ mol^-1) 57.4 65.3
De=r(J mol^-1 K^-1) -50.7 -5.4

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre a taxa de polimerização do oxetano iniciada com BF3. A matéria envolve cinética química, especificamente a taxa de reação e parâmetros de ativação. Para resolver, vamos comparar os valores das constantes de propagação ( kp) e dos parâmetros de ativação ( De=r, De=r e De=r) entre o oxetano e o 3-metiloxetano para entender por que o 3-metiloxetano é mais reativo.

Passo 2

Primeiro, vamos olhar para as constantes de propagação, kp. Essa constante indica a velocidade com que a reação de propagação ocorre. No caso do oxetano, kp = 0.019 , L,mol^-1,s^-1, enquanto para o 3-metiloxetano, kp = 0.11 , L,mol^-1,s^-1. Vemos que o 3-metiloxetano tem uma constante de propagação maior, o que já sugere que ele reage mais rapidamente.

Passo 3

Agora, vamos analisar a energia de ativação livre, De=r. Essa energia é a barreira que as moléculas precisam superar para que a reação ocorra. Para o oxetano, De=r = 71.2 , kJ,mol^-1, e para o 3-metiloxetano, De=r = 65.7 , kJ,mol^-1. O 3-metiloxetano tem uma energia de ativação menor, facilitando a reação.

Passo 4

Vamos falar da entalpia de ativação, De=r. Ela representa a energia necessária para quebrar as ligações durante a reação. O oxetano tem De=r = 57.4 , kJ,mol^-1, enquanto o 3-metiloxetano tem De=r = 65.3 , kJ,mol^-1. Interessante notar que o 3-metiloxetano tem uma entalpia de ativação maior, mas isso não necessariamente diminui sua reatividade.

Passo 5

Por último, observamos a entropia de ativação, De=r. Ela está relacionada à ordem durante a transição. Para o oxetano, De=r = -50.7 , J,mol^-1,K^-1, e para o 3-metiloxetano, De=r = -5.4 , J,mol^-1,K^-1. Um valor menos negativo indica que há menos desordem na transição para o 3-metiloxetano, o que favorece a reação.

Resposta

O 3-metiloxetano é mais reativo que o oxetano porque apresenta uma constante de propagação maior ( kp = 0.11 vs. 0.019 , L,mol^-1,s^-1) e uma menor energia de ativação livre ( De=r = 65.7 vs. 71.2 , kJ,mol^-1). Além disso, a menor entropia de ativação negativa no 3-metiloxetano indica uma transição mais ordenada, facilitando a reação. Esses fatores combinados tornam o 3-metiloxetano mais reativo durante a polimerização.

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