Dada as seguintes etapas da reação para produzir hidrazina, responda:
a) Qual é a equação global estequiométrica?
b) Qual das três etapas é a determinante da velocidade?
c) Escreva a equação de velocidade para a etapa determinante da velocidade.
d) Que intermediários de reação estão envolvidos?
Etapas da reação:
Etapa 1 (Rápida):
Etapa 2 (Lenta):
Etapa 3 (Rápida):
a) Qual é a equação global estequiométrica?
b) Qual das três etapas é a determinante da velocidade?
c) Escreva a equação de velocidade para a etapa determinante da velocidade.
d) Que intermediários de reação estão envolvidos?
Passo 1
O enunciado apresenta um mecanismo em três etapas para a produção de hidrazina, envolvendo espécies químicas em solução aquosa. O conteúdo é cinética de reações e mecanismo de reação, e vamos precisar combinar estequiometricamente as etapas e identificar a etapa lenta para escrever a lei de velocidade e os intermediários.
Passo 2
Somamos as três etapas cancelando os intermediários (
,
) e o íon
que aparece como produto na etapa 1 e reagente na etapa 3.
Etapa 1:
Etapa 1:
Etapa 2:
Etapa 3:
Somando:
Passo 3
A etapa determinante da velocidade é a etapa 2, pois ela é explicitamente indicada como “lenta” no mecanismo. Para a etapa 2, a lei de velocidade elementar é proporcional às concentrações dos reagentes dessa etapa, isto é
Se quisermos expressar
em função dos reagentes iniciais usando a pré-equilíbrio da etapa 1, temos
e assim a lei global observada seria
Passo 4
Os intermediários de reação são as espécies formadas e consumidas dentro do mecanismo, ou seja
(cloramina) e
(íon hidrazínio).
Resposta
a)
b) A etapa 2 ( ).
c) (ou, usando o pré-equilíbrio da etapa 1,
).
d) Os intermediários são e
.
b) A etapa 2 (
c)
d) Os intermediários são