1. 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 \mathrm{SN}_{2}, 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 \mathrm{SN}_2, a velocidade da reação é dependente da concentração do haleto de alquila.
Informações relevantes do enunciado:
  • O mecanismo considerado é \mathrm{SN}_2.
  • A afirmação é sobre dependência da velocidade em relação à concentração do haleto de alquila R{-}X.
  • A resposta pedida é um marcador V ou F.

Passo 2

O que é uma reação \mathrm{SN}_2 (explicação didática e sem pular etapas).
  • \mathrm{SN}_2 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 R{-}X (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 C{-}\text{Nu} está em formação e o C{-}X 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 \text{velocidade} = k\,[\text{espécies}]^{\text{ordem}}é, onde k é a constante de velocidade.
  • Para reações bimoleculares cujo passo limitante envolve uma molécula de R{-}X e uma molécula de nucleófilo \text{Nu}^-, a lei de velocidade experimental é
\text{velocidade} = k\,[R{-}X]\,[\text{Nu}].
  • Essa expressão significa que a velocidade é proporcional à concentração do haleto de alquila [R{-}X] (primeira ordem em R{-}X) e proporcional à concentração do nucleófilo [\text{Nu}] (primeira ordem em \text{Nu}). A ordem total é 2 (segunda ordem).

Passo 4

Por que, mecanisticamente, a velocidade depende de [R{-}X].
  • Como o passo que determina a velocidade envolve colisão/ataque simultâneo de R{-}X e \text{Nu}, a frequência desses eventos cresce se aumentar a concentração de qualquer um dos reagentes.
  • A dependência direta em [R{-}X] decorre do fato de que mais moléculas de R{-}X 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 k e [\text{Nu}] sejam fixas. Se [R{-}X] dobra, pela lei \text{velocidade}=k\,[R{-}X]\,[\text{Nu}] a velocidade também dobra.
  • Exemplo: com k=1, [R{-}X]=0,01 e [\text{Nu}]=0,1,
\text{velocidade}_1 = 1\cdot 0{,}01\cdot 0{,}1 = 1\times 10^{-3}.
Se [R{-}X] passa para 0{,}02,
\text{velocidade}_2 = 1\cdot 0{,}02\cdot 0{,}1 = 2\times 10^{-3},
ou seja, a velocidade dobrou.

Passo 6

Contrastando com \mathrm{SN}_1 para evitar confusão na hora da prova.
  • Em uma reação \mathrm{SN}_1 a etapa limitante é a ionização do haleto de alquila para formar um carbocátion; essa etapa envolve apenas R{-}X, então a lei de velocidade típica é
\text{velocidade}_{\mathrm{SN}_1}=k\,[R{-}X],
ou seja, depende somente de [R{-}X] e não de [\text{Nu}].
  • Por isso é comum confundir: \mathrm{SN}_1 também depende de [R{-}X], mas a diferença é que \mathrm{SN}_2 depende de [R{-}X] e de [\text{Nu}] ao mesmo tempo. Na questão dada só se pergunta se a velocidade de \mathrm{SN}_2 é dependente de [R{-}X] — 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 \mathrm{SN}_2" entende-se que o passo bimolecular é o determinante da velocidade. Nesse caso a dependência em [R{-}X] é direta e esperada.

Resposta

V

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