A reação obedece à lei de velocidade: . O seguinte mecanismo foi proposto para essa reação:
- Qual seria a lei de velocidade se a primeira etapa fosse a etapa determinante da velocidade?
- Com base na lei de velocidade observada, o que você pode concluir sobre as velocidades relativas das duas etapas?
Passo 1
Vamos começar com a letra a!
- Se a primeira etapa fosse a etapa determinante da velocidade, ou seja, a etapa lenta, a lei de velocidade da reação global seria escrita à partir de sua lei de velocidade.
- Podemos ver de cara que a etapa 2 também não é determinante da velocidade, mas isso não quer dizer que não existe uma etapa lenta (lembrando que a definição de etapa lenta da reação é a etapa com maior energia de ativação).
Isso quer dizer que a lei de velocidade da reação global seria:
Passo 2
Podemos, porém, pensar um pouquinho nas duas etapas e analisar a lei experimental da velocidade...
Como a relação com a [NO] é quadrática, e na etapa 1 isso é impossível de acontecer, a etapa lenta tem que ser a etapa 2, que é mais decisiva na lei da velocidade que a etapa 1.
Todas essas suposições são facilmente verifícaveis!
Se analisarmos a formação/consumo do intermediário de reação (NOCl2), obtemos:
Sua velocidade líquida de formação é, portanto:
Se pensarmos que tudo que produzimos do intermediário de reação é produzido, podemos fazer a aproximação:
E
Como presumimos a etapa 2 como etapa lenta,
, e
De onde podemos obter:
Já a equação de formação do produto final (NOCl) é:
Substituindo a [NOCl2] nessa velocidade obtemos:
Assim, provamos o que tínhamos suposto lá em cima! De fato a etapa 2 é a lenta 😊
Resposta
- A etapa 1 é a etapa rápida (com um equilíbrio químico) e a etapa 2 é a etapa lenta.