Explique os seguintes fatos experimentais:
A hidrólise alcalina de acetato de etila é mais rápida a
de que a temperatura ambiente.
A hidrólise alcalina de acetato de etila é mais rápida a
Passo 1
O enunciado nos diz que a hidrólise alcalina de acetato de etila (C
COOEt + O
→ C
CO
+ EtOH) ocorre mais rápido a
do que à temperatura ambiente. O conteúdo aqui é cinética química, em especial a dependência da constante de velocidade com a temperatura (equação de Arrhenius) e a distribuição de energias das moléculas (teoria das colisões/Maxwell–Boltzmann).
Passo 2
Antes de tudo, essa reação segue um mecanismo nucleofílico do tipo adição–eliminação:
- O íon hidróxido ataca o carbono carbonílico do éster, formando um intermediário tetraédrico.
- Esse intermediário se decompõe, eliminando o etóxido e formando o íon acetato.
Cada passo exige ultrapassar uma barreira de energia de ativação.
Passo 3
Na cinética química, a velocidade inicial
dessa reação (ordem global 2) pode ser escrita como
A constante de velocidade
depende fortemente da temperatura segundo Arrhenius:
onde
• é o fator pré-exponencial (frequência de colisões efetivas),
• é a energia de ativação,
• é a constante dos gases,
• é a temperatura em kelvins.
•
•
•
•
Passo 4
Quando elevamos a temperatura de, por exemplo,
,K (temperatura ambiente) para
,K
, na exponencial de Arrhenius ocorre um grande aumento de
porque
cresce muito com
. Em termos da distribuição de Maxwell–Boltzmann, a fração de moléculas com energia igual ou superior a
é muito maior a
,K do que a
,K. Logo, há mais colisões eficazes por segundo, acelerando todo o mecanismo de adição–eliminação.
Resposta
Aumentar a temperatura eleva a constante de velocidade pela equação de Arrhenius e aumenta a fração de moléculas que superam a energia de ativação, tornando a hidrólise muito mais rápida a
do que à temperatura ambiente.