Na publicação de T. Saegusa e colaboradores, os autores descreveram que a taxa de polimerização para o oxetano iniciada com
segue a seguinte equação:
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 | |
---|---|---|
|
0.019 | 0.11 |
|
71.2 | 65.7 |
|
57.4 | 65.3 |
|
-50.7 | -5.4 |
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre a taxa de polimerização do oxetano iniciada com
. A matéria envolve cinética química, especificamente a taxa de reação e parâmetros de ativação. Para resolver, vamos comparar os valores das constantes de propagação (
) e dos parâmetros de ativação (
,
e
) 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,
. Essa constante indica a velocidade com que a reação de propagação ocorre. No caso do oxetano,
, enquanto para o 3-metiloxetano,
. 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,
. Essa energia é a barreira que as moléculas precisam superar para que a reação ocorra. Para o oxetano,
, e para o 3-metiloxetano,
. O 3-metiloxetano tem uma energia de ativação menor, facilitando a reação.
Passo 4
Vamos falar da entalpia de ativação,
. Ela representa a energia necessária para quebrar as ligações durante a reação. O oxetano tem
, enquanto o 3-metiloxetano tem
. 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,
. Ela está relacionada à ordem durante a transição. Para o oxetano,
, e para o 3-metiloxetano,
. 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 (
vs.
) e uma menor energia de ativação livre (
vs.
). 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.