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]
b) Os valores para as constantes de propagação em metilciclohexano e diclorometano são 0,18 e 0,019 L cdot mol^-1 s^-1, respectivamente, a -20^circ C. Explique por que a reação é mais rápida no solvente menos polar.

Passo 1

Então, temos uma questão que fala sobre a taxa de polimerização do oxetano iniciada com BF3, usando uma equação que relaciona a variação da concentração do monômero com o tempo. A questão nos dá os valores das constantes de propagação em dois solventes diferentes: metilciclohexano (menos polar) e diclorometano (mais polar). Vamos precisar entender como a polaridade do solvente afeta a velocidade da reação para explicar por que a reação é mais rápida no solvente menos polar.

Passo 2

Primeiro, vamos dar uma olhada na equação fornecida:
-d[M]d t=kp[P^*][M]
Aqui, -d[M]d t representa a taxa de consumo do monômero M ao longo do tempo. A constante kp é a constante de propagação, [P^*] é a concentração de espécie propagadora ativa, e [M] é a concentração do monômero.

Passo 3

A constante de propagação kp nos diz quão rápido a reação de propagação ocorre. Valores maiores de kp indicam que a reação acontece mais rapidamente. No nosso caso, temos kp = 0,18 , L cdot mol^-1 s^-1 para metilciclohexano e kp = 0,019 , L cdot mol^-1 s^-1 para diclorometano.

Passo 4

Agora, vamos considerar a polaridade dos solventes. O metilciclohexano é menos polar, enquanto o diclorometano é mais polar. A polaridade do solvente afeta a estabilidade das espécies carregadas envolvidas na reação. Em solventes mais polares, as espécies carregadas são mais estabilizadas devido à interação com as moléculas do solvente.

Passo 5

No caso da polimerização iniciada por BF3, a espécie propagadora P^* provavelmente possui carga positiva (como um carbocátion). Em um solvente mais polar como o diclorometano, esse carbocátion é mais estabilizado pelas moléculas do solvente. Essa estabilização reduz a reatividade do carbocátion, tornando a propagação mais lenta, o que explica o valor menor de kp.

Passo 6

Por outro lado, no solvente menos polar como o metilciclohexano, a estabilização do carbocátion é menor. Isso significa que a espécie propagadora é mais reativa e propensa a reagir com o monômero, aumentando a velocidade da reação. Portanto, a constante de propagação kp é maior, refletindo uma reação mais rápida.

Resposta

A reação de polimerização é mais rápida no solvente menos polar (metilciclohexano) porque a menor polaridade reduz a estabilização da espécie propagadora carregada positivamente, aumentando sua reatividade e, consequentemente, a taxa de propagação.

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