Acredita-se que a hidrogenação do buteno para butano sobre certos óxidos catalisadores ocorra de acordo com a sequência de reações elementares:
Neste mecanismo,
e
são dois tipos diferentes de sítios. Somente
é adsorvido em
e
são adsorvidos em
. Suponha que a etapa (3) é a limitante da velocidade. Deduza uma lei de velocidade para o consumo de buteno. Considere a reação global reversível.
Passo 1
O enunciado descreve a hidrogenação reversível de buteno
para butano
sobre sítios
e
segundo o mecanismo:
A etapa (3) é limitante de velocidade e as demais estão em equilíbrio. Vamos usar essas hipóteses para deduzir a lei de velocidade de consumo de
.
Passo 2
Escrevemos a velocidade líquida da etapa lenta em função das frações de sítio ocupadas:
Passo 3
Pelo equilíbrio das etapas rápidas, as frações de sítio adsorvido são:
Passo 4
Impondo balanço de sítios (total de
e de
igual a 1), obtemos
Passo 5
Substituindo no
de
Passo 6
Definindo
e
, a lei de velocidade fica
Resposta
onde
é a velocidade de consumo de buteno e considera-se a reação global reversível.