Considere a seguinte reação:
Diga o que ocorre com a velocidade da reação quando:
fazemos a reação a
ao invés de
Diga o que ocorre com a velocidade da reação quando:
fazemos a reação a
Passo 1
Beleza, antes de tudo vamos resumir o que rolou: a reação é uma substituição nucleofílica do tipo SN2, com
rodando em água a 90 °C. A questão pergunta o que acontece com a velocidade da reação se a gente diminuir a temperatura para 25 °C.
Conteúdo: cinética química e equação de Arrhenius.
O que vamos precisar:
Conteúdo: cinética química e equação de Arrhenius.
O que vamos precisar:
- expressão da lei de velocidade (ordem da reação SN2)
- equação de Arrhenius
- comparar
em duas temperaturas
Passo 2
Primeiro, lei de velocidade desta reação SN2:
Aqui o que muda quando a temperatura cai é o valor de
. Se
diminuir, a velocidade
diminui na mesma proporção (assumindo concentrações fixas).
Passo 3
Agora a estrela do show: a equação de Arrhenius, que diz
onde
– é o fator pré-exponencial (não muda com
),
– é a energia de ativação,
– é a constante dos gases (8,314 J·mol⁻¹·K⁻¹),
– é a temperatura em kelvin.
–
–
–
–
Passo 4
Para comparar dois
, montamos a razão
Em kelvin:
K e
K.
Sem valor exato de a gente não tira número preciso, mas normalmente
fica entre 40–80 kJ/mol. Se, por exemplo,
J/mol, dá
Sem valor exato de
ou seja, só 3% do valor original: a reação fica ~30 vezes mais lenta.
Passo 5
Teoricamente é isso: ao diminuir de 90 °C para 25 °C a constante
cai exponencialmente, e a velocidade
cai na mesma proporção.
Resposta
A reação em 25 °C é muito mais lenta do que em 90 °C (tipicamente dezenas de vezes mais lenta), pois a constante de velocidade
cai fortemente ao diminuir a temperatura seguindo a lei de Arrhenius.