Exercícios Resolvidos de Mecanismos de reação

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Enunciado

4. Considere o mecanismo abaixo proposto:

P a s s o   1 : N O 2 + N O 2 → K 1 N O + N O 3           ( p a s s o   r á p i d o )

P a s s o   2 : N O + N O 3 → K - 1 N O 2 + N O 2         ( p a s s o   r á p i d o )

P a s s o   3 : N O 3 + C O → K 2 N O 2 + C O 2           ( p a s s o   l e n t o )

a) Escreva a reação global e identifique o(s) intermediário(s);

b) O mecanismo acima está de acordo com a lei de velocidade v   =   k [   N O 2   ] [   C O   ] ?

Justifique.

Passo 1

Oi, galerinha! Tudo bom? Vamos começar achando a reação global! Ela será a soma das reações 1 e 3 , uma vez que a reação 2 é apenas o inverso da primeira. Então fica assim:

Repara que para somar, anulamos os reagentes e produtos que se repetem na mesma quantidade.

E falando em reagentes e produtos que se repetem, eles que são os nosso intermediários. Pois eles são formados e consumidos no mesmo processo. Deste modo, nosso intermediário é o N O 3 .

Passo 2

b) Então galerinha, a lei de velocidade é sempre definida pelo passo lento da reação. Neste caso, o passo lento é o passo 3 . Sendo assim ficamos com:

v = k 3 N O 3 [ C O ]

Mas N O 3 é um intermediário da reação e não podemos escrever a lei de velocidade em função

de concentração de intermediários.

Então vamos dar uma analisada e entender o que está acontecendo!

Passo 3

Como comentamos, o N O 3 é produzido e consumido durante a reação, então podemos utilizar a hipótese do estado estacionário, ou seja, podemos dizer que a taxa de variação da sua concentração é zero:

d N O 3 d t ≈ 0

Temos também que ele é produzido nos Passos 1 e 3 , e consumido no Passo 2 . Então sua variação pode ser escrita assim:

d N O 3 d t = k 1 N O 2 2 - k - 1 N O 3 N O + k 2 N O 3 C O = 0

Opaaaa, repara que agora temos uma equação onde podemos isolar o N O 3 . Fica assim:

N O 3 = k 1 N O 2 2 k - 1 N O + k 2 [ C O ]

Agora podemos substituir o [ N O 3 ] na formula da lei de reação:

v = k 2 k 1 N O 2 2 k - 1 N O + k 2 C O [ C O ]

Note que não conseguimos reduzir a expressão à lei de velocidade v   =   k [   N O 2   ] [   C O   ] . Logo, o mecanismo não está de acordo com a lei de velocidade fornecida.

Resposta

  1. R e a ç ã o   g l o b a l :   N O 2 + C O → N O + C O 2
  2. I n t e r m e d i a r i o : N O 3

  3. Não está de acordo com a lei de velocidade v   =   k [   N O 2   ] [   C O   ] .

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