Questão 12. Verificou-se experimentalmente que para a reação , a duplicação da concentração de leva à duplicação da velocidade da reação; que a triplicação da concentração de triplica a velocidade da reação e que a duplicação da concentração de não afeta a velocidade.
a) Qual é a lei de velocidade para essa reação?
b) Por que a alteração na concentração de não tem qualquer influência na velocidade da reação?
c) Sugira um mecanismo para a reação que seja compatível com a lei de velocidade.
Passo 1
O enunciado trata de cinética química: para a reação
foi observado que duplicar duplica a velocidade, triplicar triplica a velocidade e variar não altera a velocidade. Vamos usar estes dados para determinar a lei de velocidade, entender o papel de e propor um mecanismo compatível.
Passo 2
A lei de velocidade geral para essa reação pode ser escrita como
Pelas observações experimentais:
Duplicar (fator ) duplica .
Triplicar (fator ) triplica .
Duplicar não muda .
Logo,
Passo 3
A ordem zero em () significa que a variação de não aparece na lei de velocidade, ou seja, a concentração de não influencia a etapa lenta que controla a velocidade global da reação.
Passo 4
Para compatibilizar com , propomos um mecanismo em que: . A etapa lenta envolve apenas e :
2. Em seguida, ocorre uma etapa rápida em que o radical X reage com Z:
X + Z xrightarrowrápida XZ á
Na etapa lenta não aparece Z, justificando a ordem zero em [Z], e resulta no radical X que consome Z só depois.
Resposta
a) v = k,[X2],[Y]
b) Porque Z não participa da etapa lenta (determinante da velocidade), ficando sua reação com o intermediário X em etapa rápida.
c) Mecanismo proposto: 1. Etapa lenta: X2+Ylongrightarrow XY + X 2. Etapa rápida: X + Zlongrightarrow XZ