Enunciado

Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman - Capítulo 14.1 - Ex. 105

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desse livro

  1. Qual é a reação geral para o seguinte mecanismo?
  2. C l O - +   H 2 O →   H C l O + O H -                       ( e q u i l í b r i o   r á p i d o )

    H C l O +   I - →   H I O + C l -                                                           ( m u i t o   l e n t o )

    H I O + O H - →   I O - + H 2 O                                                 ( e q u i l í b r i o   r á p i d o )

  3. Escreva a lei da velocidade decorrente desse mecanismo.
  4. Será que a velocidade de reação dependerá do pH da solução?
  5. Como ficaria a lei de velocidade se as reações fossem conduzidas em um solvente orgânico?

Passo 1

E ai, galeraa! Animados para começar?

Para achar a equação geral, basta nós cancelarmos os compostos que aparecem nos reagentes e produtos:

C l O - + I - → I O - + C l -

Então a equação geral é:

C l O - + I - → I O - + C l -

Passo 2

Agora vamos achar a lei da velocidade.

Vamos rever as equações adicionando as constantes:

A velocidade de reação pode ser escrita como função da equação lenta:

V e l o c i d a d e = k 2 H C l O [ I - ]

Mesmo que o H O C I seja uma espécie estável, ele ainda é um intermediário na reação, portanto não é bom nós deixarmos a lei da velocidade em função dele.

Então vamos reescrever a concentração de H O C l   em termos de reagentes e produtos usando a abordagem de equilíbrio rápido.

A constante do equilíbrio é dada por:

K = k 1 k ' 1

Substituindo as concentrações:

k 1 k ' 1 = H C l O [ O H - ] [ C l O - ]

Como a água está em grande quantidade não irá limitar o nosso equilíbrio.

Agora vamos isolar H C l O :

H C l O = k 1 k ' 1 . C l O -   O H -

E substituir na equação da velocidade:

V e l o c i d a d e = k 2 × k 1 k ' 1 . C l O -   O H - × [ I - ]

Reorganizando:

V e l o c i d a d e = k 1 k 2 k ' 1 C l O -   I - O H -

Shoow! Já achamos a lei da velocidade !

Passo 3

Agora queremos saber se a velocidade da reação vai depender do pH.

O que vocês acham?

Se a velocidade que nós achamos no Passo 2 depende da concentração de íons O H - , como a concentração está intimamente relacionada ao pOH da solução e, consequentemente, ao pH, podemos assumir que a lei da velocidade vai depender do pH.

A C foi moleza, então vamos ver a d!

Se a reação fosse conduzida em solvente orgânico, não haveria mais a abundância que vemos neste caso.

E assim, a concentração de água presente passaria a influenciar a velocidade de reação. Então a constante de equilíbrio seria agora:

k 1 k ' 1 = H C l O [ O H - ] C l O - [ H 2 O ]

A concentração do intermediário seria:

H C l O = k 1 k ' 1 . C l O - [ H 2 O ]   O H -

E a velocidade:

V e l o c i d a d e = k 1 k 2 k ' 1 C l O - [ H 2 O ]   I - O H -

Tranquilinha, não foi?

Resposta

  1. C l O - + I - → I O - + C l - ;
  2. V e l o c i d a d e = k 1 k 2 k ' 1 C l O -   I - O H - ;
  3. S i m ;
  4. V e l o c i d a d e = k 1 k 2 k ' 1 C l O - [ H 2 O ]   I - O H - .

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