Indique como cada um dos seguintes fatores afetam uma reação E 1 .
a concentração da base
a concentração da base
Passo 1
O enunciado pede: indicar como a concentração da base afeta uma reação
.
Informações dadas:
- O fator a analisar é a concentração da base (variação de
). - O tipo de reação é
(eliminação unimolecular). - Não há outros dados numéricos; devemos responder qualitativa e mecanisticamente como
influencia a velocidade e o resultado da reação.
Passo 2
Entender a sequência de eventos numa reação
— o que acontece passo a passo.
Mecanismo típico de
(escrevo as etapas em ordem):
Explicando em palavras:
- Primeiro, o grupo que sai (
, leaving group) se desprende do substrato, formando um carbocátion . Essa etapa é lenta e determina a velocidade global da reação. - Depois, uma base remove um próton do carbocátion (ou de um íon adjacente) formando o alceno. Essa etapa é rápida.
Passo 3
O que significa “etapa lenta determina a velocidade” e como isso vira uma lei de velocidade simples.
Conceito-chave: se a primeira etapa é a mais lenta (passo determinante da velocidade), a velocidade da reação depende apenas dessa etapa lenta. Matematicamente escrevemos a lei de velocidade observada como proporcional à concentração do reagente que participa dessa etapa lenta.
Se chamarmos o substrato (o composto com
) de
, a lei de velocidade experimental para
é
onde:
-
é a constante de velocidade da reação (depende de temperatura, solvente, natureza do , etc.), -
é a concentração do substrato.
Importante: nessa expressão não aparece
. Isso reflete que a base não participa da etapa lenta — ela age apenas depois, numa etapa rápida.
Passo 4
Conclusão direta sobre o efeito de
na velocidade da
.
Como a etapa determinante da velocidade não envolve a base, variações na concentração da base não alteram significativamente a velocidade da reação
. Em termos práticos:
- Dobrar
normalmente não dobra a velocidade da . - A velocidade é controlada principalmente por fatores que afetam a formação do carbocátion: estabilidade do carbocátion, qualidade do grupo de saída (
), solvente, temperatura, e a estrutura do substrato.
Passo 5
Por que às vezes a base parece “importar” — diferenças entre velocidade e caminho/seleção de produtos.
Mesmo que
não afete a velocidade da
em si, a concentração e força da base podem afetar outras coisas importantes:
- Competição com mecanismos alternativos: alta concentração de uma base forte favorece o mecanismo
(eliminação bimolecular), cuja velocidade depende de e : . Assim, aumentar pode fazer com que passe a ser a via predominante em vez de . - Distribuição de produtos: mais base (especialmente se for nucleófila) pode favorecer eliminação em vez de substituição, ou mesmo conduzir a reações de substituição nucleofílica, dependendo do substrato e do solvente.
- Se a base for muito nucleofílica e em grande excesso, pode ocorrer captura do carbocátion (levando a substituição) em vez de simples desprotonação para formar o alceno.
Exemplos práticos:
- Substrato terciário em solvente polar prótico com uma base fraca (por ex.,
ou ) → típico; variar pouco muda a velocidade. - Mesmo substrato, se adicionarmos muito
(por ex., em alta concentração) → pode dominar e então a velocidade passa a depender de .
Passo 6
Resumo didático para responder numa prova (frase curta e direta) e dica de exame.
Resposta de prova sugerida (curta): “A concentração da base não influencia a velocidade de uma reação
, porque a etapa lenta é a formação do carbocátion; a lei de velocidade é
. Contudo, base forte em alta concentração pode favorecer
concorrente, mudando a via e a composição de produtos.”
Dica: se o enunciado pedir apenas “efeito sobre a velocidade”, diga que não há efeito. Se pedir “efeito sobre produto/curso”, mencione a competição
e captura do carbocátion.
Passo 7
Últimos detalhes e exemplos numéricos conceituais para fixar (sem cálculos complexos).
- Se medir experimentalmente a velocidade e a lei experimental for
(ordem 1 em , ordem 0 em base), isso confirma mecanismo . - Se ao aumentar
a velocidade aumenta proporcionalmente, então provavelmente a via é (ou ao menos envolve a base na etapa lenta).
Força e concentração da base são conceitos diferentes: força refere-se à capacidade intrínseca de aceitar prótons; concentração é quanto da base está presente. Para
a força/concentração da base não controlam a etapa lenta, mas podem controlar mecanismos concorrentes.
Resposta
A concentração da base não altera a velocidade da reação
(a lei de velocidade é
, dependente só do substrato), porém aumentar
— especialmente se for base forte — pode favorecer o mecanismo
concorrente e assim alterar a via e a distribuição final dos produtos.