O seguinte mecanismo foi proposto para a reação de NO com
para formar
e
:
- Mostre que as etapas elementares do mecanismo proposto somam-se para fornecer a equação balanceada para a reação.
- Escreva a lei da velocidade para cada etapa elementar nomecanismo.
- Identifique quaisquer intermediários no mecanismo.
- Se você não for capaz de detectar
entre os produtos, isso contradiz o mecanismo?
- A lei de velocidade observada é
. Se o mecanismo proposto está correto, o que podemos concluir sobre as velocidades relativas da primeira e segunda etapas?
Passo 1
O enunciado propõe o mecanismo para a reação
em duas etapas elementares:
-
-
.
Vamos somar as etapas, escrever as leis de velocidade, identificar intermediário, discutir a não detecção dee, por fim, relacionar isso com a lei de velocidade observada .
Passo 2
Somamos as duas equações elementares, cancelando o intermediário
:
que é exatamente a reação global balanceada.
Passo 3
Como cada etapa é elementar, sua lei de velocidade segue diretamente estequiometria:
- Etapa 1 (formação de
):
- Etapa 2 (consumo de
):
Passo 4
O único intermediário no mecanismo é
, pois ele é formado na etapa 1 e consumido na etapa 2, não aparecendo na reação global.
Passo 5
O fato de não detectarmos
experimentalmente não contradiz o mecanismo, pois intermediários frequentemente têm vida curta e baixíssima concentração em regime estacionário.
Passo 6
A lei observada é
Para que ela coincida com o mecanismo, a etapa 1 deve estabelecer rapidamente um equilíbrio ou ser muito mais rápida que a etapa 2, de modo que
e então
o que dá a forma observada. Logo, a etapa 2 é a lenta (determinante de velocidade) e a etapa 1 é muito mais rápida.
Resposta
Equação global:
Leis de velocidade elementares:
Intermediário:
Ausência experimental de
: não contradiz o mecanismo (baixa [intermediário] em regime estacionário).
Velocidades relativas: a etapa 1 é muito rápida (ou em equilíbrio), e a etapa 2 é a lenta, determinante da velocidade global.