Quando a velocidade da reação foi estudada, descobriu-se que a velocidade dobrava quando a concentração de O2 dobrava, mas ela quadruplicava quando a concentração de NO dobrava. Qual dos seguintes mecanismos está de acordo com essas observações? Explique seu raciocínio.
a)
Etapa 1:
Etapa 2:
b)
Etapa 1:
Etapa 2:
Etapa 3:
Passo 1
Antes de verificar qual mecanismo proposto é o melhor para essa reação, precisamos descobrir qual a lei de velocidade foi encontrada experimentalmente!
Para isso, precisamos só analisar o enunciado. Como o enunciado diz, a velocidade dobra quando [O2] dobra, então eles tem uma reação linear (expoente 1 na lei de velocidade). Já com a [NO], quando dobramos a concentração, a velocidade quadruplica, o que significa um expoente 2 na lei de velocidade.
A lei de velocidade é, então:
Passo 2
Analisando o mecanismo A proposto...
A reação global desse mecanismo é:
Sabemos que o intermediário da reação é NO3, e sua lei de formação líquida é:
Usando aquela aproximação esperta, considerando que tudo que é formado é consumido, podemos considerar que a velocidade líquida de formação é 0! Daí a equação acima fica:
Já a equação que queremos, que é a de produção de NO2, é retirada da etapa 2 e é:
Para relacionarmos essas duas equações, precisamos de mais uma aproximação! Como a etapa 2 é a etapa lenta, sua velocidade é beeeeeeem menor que a velocidade da etapa 1 (que é a etapa rápida) e, portanto, sua constante de velocidade também!
Assim, podemos supor que:
, logo
Usando essa aproximação na equação que achamos para [NO3],
E, substituindo na velocidade do produto final:
Onde
Podemos ver então que o mecanismo A está de acordo com a lei de velocidade encontrada experimentalmente!
Resposta
O mecanismo A