São propostos dois mecanismos para essa reação:
I)
II)
,
,
,
Nesses mecanismos, as reações de constantes de velocidade
e
, são, respectivamente, as etapas determinantes da velocidade da reação.
a) Deduza a equação da velocidade de formação de brometo de etila de acordo com os dois mecanismos.
b) A constante de velocidade experimental depende do haleto, decrescendo na ordem
. Qual dos dois mecanismos essa observação sustenta? Por quê?
I)
II)
Nesses mecanismos, as reações de constantes de velocidade
a) Deduza a equação da velocidade de formação de brometo de etila de acordo com os dois mecanismos.
b) A constante de velocidade experimental depende do haleto, decrescendo na ordem
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O enunciado fala sobre dois mecanismos diferentes para uma reação química envolvendo etanol e ácido. O conteúdo aqui é cinética química, que estuda a velocidade das reações e como diferentes fatores influenciam essa velocidade. Para resolver, vamos precisar entender como deduzir a equação da velocidade com base nos mecanismos propostos e analisar como as constantes de velocidade afetam a reação.
Passo 2
Primeiro, vamos olhar para o Mecanismo I:
-
Etapa 1: O etanol (
) reage com íons hidrogênio ( ) formando o íon etoxônio ( ). As constantes de velocidade dessa etapa são para a reação direta e para a reação reversa. -
Etapa 2: O íon etoxônio (
) reage com brometo ( ) formando brometo de etila ( ) e água ( ), com uma constante de velocidade .
Como a segunda etapa é a determinante da velocidade, a equação da velocidade (
) para a formação de brometo de etila será baseada nessa etapa. Então, para o Mecanismo I:
Passo 3
Agora, vamos para o Mecanismo II:
-
Etapa 1: Igual ao Mecanismo I, o etanol reage com
formando com constantes de velocidade e . -
Etapa 2: O íon etoxônio se transforma em carbocátion etila (
) e água, com uma constante de velocidade . -
Etapa 3: O carbocátion etila reage com brometo (
) formando brometo de etila, com uma constante de velocidade .
Aqui, a etapa determinante da velocidade é a etapa 2, então a velocidade depende da formação do carbocátion:
Passo 4
Agora, para cada mecanismo, precisamos expressar
em termos das concentrações iniciais. Usamos a condição de equilíbrio da primeira etapa:
Rearranjando:
Onde
é a constante de equilíbrio.
Passo 5
Substituindo
na equação da velocidade para cada mecanismo:
- Mecanismo I:
- Mecanismo II:
Resposta
a) A equação da velocidade de formação de brometo de etila é:
- Mecanismo I:
- Mecanismo II: