A aproximação pré-equilíbrio

RKA3JV - Alô, alô, moçada! Tudo bem com vocês? Hoje nós falaremos sobre a aproximação da lei da velocidade para uma reação química. Por exemplo, vejamos a reação entre o óxido nítrico e bromo. Na primeira etapa da reação, o óxido nítrico combina-se com o bromo para formar NOBr₂. E na segunda etapa da reação, o NOBr₂ reage com o NO para formar o produto 2NOBr. O NOBr₂ é gerado desde a primeira etapa da reação. Então, este é utilizado na segunda etapa da reação química. Já que o NOBr₂ não estava lá no começo da reação e também não está lá no final dela, chamamos o NOBr₂ de intermediário. A primeira etapa da reação é rápida. A segunda etapa da reação, no entanto, é lenta. Podemos escrever a lei da velocidade para a reação geral. Temos, então, que a velocidade "V" é igual à constante K2, já que estamos falando da reação 2, e multiplicamos essa constante K2 pela concentração dos reagentes. Ou seja, a concentração de NOBr₂, e a concentração de NO. Nossa equação está balanceada, podemos colocar agora os coeficientes nesta equação na forma de expoentes. E podemos fazer isso, pois é uma reação elementar. Ou seja, ela ocorre em uma única etapa. Então, escrevemos 1 aqui e 1 aqui também. No entanto, não podemos deixar a lei da velocidade aqui escrita para a reação geral. De preferência, devemos escrever essa lei para os nossos reagentes que são NO e Br₂. O que podemos fazer é assumir que a primeira etapa elementar da nossa reação química chega ao equilíbrio rapidamente. Se assumirmos isso, nós podemos usar, então, a aproximação da velocidade ou também para equilíbrio. Se assumimos, então, que o primeiro passo chega ao equilíbrio rápido, sabemos que quando esta reação atinge o equilíbrio, a velocidade da reação direta é igual à velocidade da reação reversa. Então, na reação direta para a primeira etapa, NO combina com Br₂ para formar NOBr₂. E, na reação reversa, NOBr₂ se separa para formar NO e Br₂. Portanto, se a velocidade da reação direta é igual à velocidade da reação reversa no equilíbrio, nós podemos escrever a lei da velocidade para as reações direta e reversa. A constante da velocidade para a reação direta é K1. E nossos dois reagentes são NO e Br₂. Portanto, temos K1 vezes a concentração de NO vezes a concentração de Br₂. Uma vez que os coeficientes da equação estão balanceados, escrevemos aqui um e um para estes dois reagentes. Como vai ser uma reação elementar, a gente pode fazer isso, ok? E nós definimos, então, que essa lei da velocidade de reação direta é igual à lei da velocidade da reação reversa. A reação reversa tem uma constante de taxas de "K - 1" e temos apenas NOBr₂ com coeficiente, então, nós multiplicamos o "K - 1" vezes a concentração de [NOBr₂]¹. Em seguida, o nosso objetivo é encontrar a concentração de nosso intermediário. Então, se dividimos ambos os lados da equação por "K - 1", estes se cancelam. E obtemos que a concentração de nosso NOBr₂ intermediário é igual a K1 vezes a concentração de NO na primeira potência, vezes a concentração de Br na primeira potência, dividido por "K - 1". Em seguida, podemos substituir tudo isso para a concentração de nosso intermediário. Isto nos dá a lei da velocidade da reação que é igual a K2 aqui e vamos substituir tudo isso daqui para concentração do nosso intermediário. Então, isso seria K2 vezes K1, vezes a concentração de NO na primeira potência, vezes a concentração de Br₂ na primeira potência, divido por "K - 1". Então, ainda temos esta concentração de NO na primeiro potência. Não se esqueça de incluir isto no cálculo também. Agora, multiplicamos as duas constantes e dividimos por uma terceira. Então, multiplicando K2 por K1 e dividindo por "K - 1", isso nos daria uma outra constante que nós podemos chamar simplesmente de "K". Portanto, "K" é agora a constante de velocidade para a reação geral. Agora, temos a lei da velocidade para a reação geral, que é igual a "K" vezes a concentração de NO na primeira potência, vezes NO na primeira potencia. Ou seja, NO². Agora, colocamos aqui a concentração de bromo na primeira potência. Bom, agora temos uma lei da velocidade para nossa reação geral em termos da concentração dos dois reagentes. A velocidade da reação é igual à constante de taxa "K" vezes a concentração de NO², vezes a concentração de bromo na primeira potência. Esta lei é determinada experimentalmente e corresponde à lei que encontramos usando a aproximação da velocidade de equilíbrio. E se você olhar para os coeficientes da equação geral, há um 2 na frente do NO, e um 1 na frente do BR₂. Eu sei que você deve estar pensando nesse momento: Ah, não era simplesmente pegar estes coeficientes e transformá-los em expoentes? Olha, isso foi só uma coincidência para esta reação. Tudo bem? Não podemos simplesmente pegar os coeficientes para uma equação geral e transformá-los em expoentes da lei da velocidade. Só podemos fazer isso para reações elementares. É importante destacar que se a velocidade de relação direta é igual à velocidade da reação reversa, a concentração do nosso intermediário, no caso aqui o NOBr₂, permanecerá constante. Bom, por hoje é só! Bons estudos e até a próxima!