Escreva a lei de velocidade para a cloração do metano, assumindo que a primeira etapa é determinante da velocidade.

Passo 1

O enunciado pede a lei de velocidade da reação de cloração radicalar do metano, supondo que a primeira etapa de propagação é lenta (determinante da velocidade). Vamos usar o mecanismo em cadeia por radicais e aplicar a hipótese de pré-equilíbrio na etapa de geração de radicais e, em seguida, escrever a lei de velocidade para a etapa lenta.

Passo 2

Propondo o mecanismo simplificado:
Cl2 ;oversetk1longrightarrow; 2,Clcdot (rápida, pré-equilíbrio) áéí
Clcdot + CH4 ;oversetk2longrightarrow; CH3cdot + HCl (<=nta, RDS)
CH3cdot + Cl2 ;oversetk3longrightarrow; CH3Cl + Clcdot (rápida) á

Passo 3

Como a etapa lenta é elementar, sua velocidade é
v = k2,[Clcdot],[CH4]
Mas [Clcdot] é intermediário e precisa ser expresso em função de [Cl2].

Passo 4

Na etapa de pré-equilíbrio temos
K = [Clcdot]^2[Cl2] Longrightarrow [Clcdot] = raizK,[Cl2]

Passo 5

Substituindo [Clcdot] na lei da etapa lenta, obtemos
v = k2,raizK,[Cl2];[CH4] = k;[CH4];[Cl2]^1/2,
onde k = k2,raizK é a constante aparente de velocidade.

Resposta

A lei de velocidade é
v = k,[CH4],[Cl2]^1/2

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