Para as seguintes reações obtenha a expressão da taxa de consumo de A assumindo que C é um intermediário altamente reativo. Uma resposta aceitável seria propor uma lei da taxa que envolva unicamente os reagentes e produtos principais como apresentado na seguinte equação:
Equação estequiométrica:
Reações elementares: C xrightarrowk1 A+B C+A xrightarrowk2 D+F
Passo 1
Beleza, vamos começar resumindo o que a questão está pedindo. Temos uma reação principal onde 2 moléculas de A reagem com 1 molécula de B para formar D e F. Além disso, temos reações elementares que envolvem um intermediário chamado C. Nosso objetivo é encontrar a expressão da taxa de consumo de A, ou seja, quanto A está sendo consumido ao longo do tempo. Para resolver isso, vamos precisar entender o conceito de intermediário em reações químicas e como aplicar a lei das taxas usando essas reações elementares.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as reações envolvidas:
Reação direta:A + B xrightarrowk1 C
Reação reversa:C xrightarrowk-1 A + B (Aqui, ajustamos o índice do constante de rapidez para k-1, já que é a reação reversa)
Reação de formação dos produtos:C + A xrightarrowk2 D + F
O intermediário C é uma espécie que é formada e consumida durante a reação, ou seja, não aparece na reação global.
Passo 3
Vamos aplicar o mecanismo de reação para encontrar a taxa de consumo de A. A ideia é usar a hipótese da casualidade rápida ou estado estacionário, que assume que a concentração do intermediário C permanece constante ao longo do tempo.
Então, temos que a taxa de formação de C é igual à taxa de consumo de C:
k1[A][B] = k-1[C] + k2[C][A]
Passo 4
Queremos isolar [C] nessa equação:
k1[A][B] = [C](k-1 + k2[A])
Então,
[C] = k1[A][B]k-1 + k2[A]
Passo 5
Agora, vamos encontrar a taxa de consumo de A. Observando a terceira reação, a taxa de consumo de A é proporcional à taxa dessa reação: