Explique os seguintes fatos experimentais:
A hidrólise alcalina de acetato de etila é mais rápida a 90^{\circ} \mathrm{C} de que a temperatura ambiente.

Passo 1

O enunciado nos diz que a hidrólise alcalina de acetato de etila (C H_{3}COOEt + O H^{-} → C H_{3}CO O^{-} + EtOH) ocorre mais rápido a 90^\circ\mathrm{C} 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:
  1. O íon hidróxido ataca o carbono carbonílico do éster, formando um intermediário tetraédrico.
  2. Esse intermediário se decompõe, eliminando o etóxido e formando o íon acetato.
    Cada passo exige ultrapassar uma barreira de energia de ativação E_a.

Passo 3

Na cinética química, a velocidade inicial v dessa reação (ordem global 2) pode ser escrita como
v = k(T)\,[\text{CH}_3\text{COOEt}]\,[\text{OH}^-].
A constante de velocidade k(T) depende fortemente da temperatura segundo Arrhenius:
k(T) = A \exp\!\bigl(-\tfrac{E_a}{R\,T}\bigr),
onde
A é o fator pré-exponencial (frequência de colisões efetivas),
E_a é a energia de ativação,
R é a constante dos gases,
T é a temperatura em kelvins.

Passo 4

Quando elevamos a temperatura de, por exemplo, 298,K (temperatura ambiente) para 363,K 90^\circ\mathrm{C}, na exponencial de Arrhenius ocorre um grande aumento de k porque \exp(-E_a/(R\,T)) cresce muito com T. Em termos da distribuição de Maxwell–Boltzmann, a fração de moléculas com energia igual ou superior a E_a é muito maior a 363,K do que a 298,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 90^\circ\mathrm{C} do que à temperatura ambiente.

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