Foram propostos três mecanismos para a reação :
Qual o mecanismo concorda com a segunte lei da velocidade: Velocidade ?
Passo 1
Vamos começar com o primeiro mecanismo!
- Se a reação fosse elementar (e ocorresse em só uma etapa), a velocidade da reação seria:
- Como a etapa lenta é , sua lei de velocidade é:
- A etapa lenta do mecanismo é , o que nos dá uma lei de velocidade:
Podemos ver que não corresponde à lei de velocidade experimental, já que a lei experimental diz que
Então esse modelo de mecanismo não está correto ꟷ a reação não é elementar.
Passo 2
Vamos tentar resolver primeiro através da lei determinante da velocidade, isso é, olhando a lei de velocidade da etapa lenta de cada um dos mecanismos!
O que corresponde à lei encontrada experimentalmente! Logo, esse mecanismo concorda com a lei de velocidade da reação.
Essa lei difere da lei encontrada experimentalmente, logo o mecanismo não concorda!
Passo 2
Esse passo na verdade é opcional ahahah Resolvendo pelo outro método e analisando mais a fundo o mecanismo, chegamos na mesma resposta! Então é só um adendo, se você quiser fazer de outra maneira:
B) Para saber se esse mecanismo está correto, começamos com a lei de velocidade líquida do intermediário de reação.
Para identificar quem é o intermediário, precisamos lembrar que o intermediário é produzido numa etapa e consumido na etapa seguinte, e que não aparece na reação global! Se somarmos as duas etapas vamos obter:
Nesse caso, o intermediário é o NO3.
Velocidade de produção do NO3:
Velocidade de consumo do NO3:
Velocidade líquida de formação de NO3:
Daí vem a grande sacada que temos que fazer nesse tipo de problema! Vamos supor que tudo que é produzido na etapa 1 é consumido na segunda etapa. Com essa suposição a equação acima é zerada, e a nova equação fica:
Depois, precisamos calcular a velocidade de formação do produto final (nesse caso, vamos usar o CO2), encontrada na etapa 2:
Essa velocidade de formação é a encontrada experimentalmente (e que precisamos saber se o modelo se adequa à ela).
Usando as duas equações encontradas até agora:
Podemos, então, concluir que o modelo se adequa ao encontrado experimentalmente!!! 😊
C)
Já calculamos, para o mecanismo 2, a velocidade de formação e consumo do intermediário. Porém tem um detalhe: no mecanismo 2 não tínhamos o equilíbrio. Então precisamos repensar a velocidade líquida que calculamos.
Velocidade de produção do NO3:
Velocidade de consumo do NO3:
Então a equação de velocidade líquida de formação do NO3 será:
Fazendo a mesma suposição do passo 2... (que tudo o que é produzido é consumido):
Ao mesmo tempo, pela velocidade de produção do produto final (CO2) :
Usando as duas equações encontradas até agora:
Vemos que a
O que não corresponde ao modelo encontrado experimentalmente!
Resposta
O modelo que concorda com a lei de velocidade proposta é o B.