- Para cada uma das afirmações referente às reações de substituição de haletos de alquila, indique verdadeiro (V) ou falso (F).
B. ( ) Numa reação que se processa por um mecanismo
, a velocidade da reação é dependente da concentração do haleto de alquila.
Passo 1
O enunciado pede que eu diga se a afirmação abaixo é verdadeira (V) ou falsa (F):
B. ( ) Numa reação que se processa por um mecanismo
, a velocidade da reação é dependente da concentração do haleto de alquila.
Informações relevantes do enunciado:
- O mecanismo considerado é
. - A afirmação é sobre dependência da velocidade em relação à concentração do haleto de alquila
. - A resposta pedida é um marcador V ou F.
Passo 2
O que é uma reação
(explicação didática e sem pular etapas).
-
significa “substituição nucleofílica bimolecular”. - “Bimolecular” aqui quer dizer que, na etapa que determina a velocidade da reação, participam ativamente duas espécies: o nucleófilo (que ataca) e o haleto de alquila
(que é atacado). - O mecanismo típico é concertado (uma etapa única): o nucleófilo aproxima-se do carbono ligado ao halogênio pela face oposta (ataque de retaguarda), formando um estado de transição onde o enlace
está em formação e o está se rompendo, e ao final ocorre inversão da configuração do centro (se for quiral).
Passo 3
O que significa “velocidade depende da concentração” (conceito de lei de velocidade).
- Em cinética química, a velocidade instantânea de uma reação é dada por uma lei de velocidade do tipo
, onde é a constante de velocidade. - Para reações bimoleculares cujo passo limitante envolve uma molécula de
e uma molécula de nucleófilo , a lei de velocidade experimental é
- Essa expressão significa que a velocidade é proporcional à concentração do haleto de alquila
(primeira ordem em ) e proporcional à concentração do nucleófilo (primeira ordem em ). A ordem total é 2 (segunda ordem).
Passo 4
Por que, mecanisticamente, a velocidade depende de
.
- Como o passo que determina a velocidade envolve colisão/ataque simultâneo de
e , a frequência desses eventos cresce se aumentar a concentração de qualquer um dos reagentes. - A dependência direta em
decorre do fato de que mais moléculas de disponíveis aumentam a probabilidade de encontros efetivos com nucleófilos, elevando a velocidade proporcionalmente.
Passo 5
Um exemplo numérico simples para deixar claro como a dependência aparece (faça isso na prova rapidamente).
- Suponha que a constante
e sejam fixas. Se dobra, pela lei a velocidade também dobra. - Exemplo: com
, e ,
Se
passa para
,
ou seja, a velocidade dobrou.
Passo 6
Contrastando com
para evitar confusão na hora da prova.
- Em uma reação
a etapa limitante é a ionização do haleto de alquila para formar um carbocátion; essa etapa envolve apenas , então a lei de velocidade típica é
ou seja, depende somente de
e não de
.
- Por isso é comum confundir:
também depende de , mas a diferença é que depende de e de ao mesmo tempo. Na questão dada só se pergunta se a velocidade de é dependente de — e é.
Passo 7
Pequena ressalva prática (útil na prova).
- Em condições muito especiais (por exemplo, se houver etapas pré-equilíbrio ou se outro passo se tornar limitante) a lei aparente pode ser diferente, mas quando se diz "uma reação que se processa por um mecanismo
" entende-se que o passo bimolecular é o determinante da velocidade. Nesse caso a dependência em é direta e esperada.
Resposta
V