Questão:
Molecularidade e ordem da reação
MollyCooL
2018-03-27 22:03:48 UTC
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Pergunta:

Uma reação envolvendo dois reagentes diferentes nunca pode ser uma

  1. reação unimolecular
  2. reação bimolecular
  3. reação de segunda ordem
  4. reação de primeira ordem

A resposta de acordo com meu livro é 1. unimolecular. Mas a substituição nucleofílica S N 1 é unimolecular, mas envolve dois reagentes diferentes. Tomemos um exemplo, $$ \ ce {(CH3) 3C-Cl + Br- -> (CH3) 3C-Br + Cl -} $$ Isso segue o mecanismo S N 1. No entanto, ele envolve dois reagentes diferentes, embora o RDS dependa apenas da formação de carbocátions e da expressão da lei da taxa sendo $$ \ text {rate} = k [\ ce {(CH3) 3C-Cl}] $$ onde $ k $ é a taxa constante. Então, a resposta de que reações unimoleculares nunca podem envolver dois reagentes diferentes está errada? Ou estou perdendo algo trivial?
Também seria ótimo se outras opções fossem discutidas.

Acho que a confusão é causada principalmente pela falta de distinção entre ** reação geral ** e ** reação elementar **.
Quatro respostas:
Archer
2018-03-28 00:14:56 UTC
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Em primeiro lugar,

A molecularidade não é definida para uma reação complexa.

De Physical Chemistry, de Ira. N Levine: (Página 531, Leis de Taxa e Constantes de Equilíbrio para Reações Elementares ):

O número de moléculas que reagem em uma etapa elementar é a molecularidade da reação elementar. A molecularidade é definida apenas para reações elementares e não deve ser usada para descrever reações gerais que consistem em mais de uma etapa elementar. A reação elementar $ \ ce {A → produtos} $ é unimolecular. As reações elementares $ \ ce {A + B → produtos} $ e $ \ ce {2A → produtos} $ span> são bimoleculares. As reações elementares $ \ ce {A + B + C → produtos} $ , $ \ ce {2A + B → produtos } $ e $ \ ce {3A → produtos} $ são trimoleculares (ou termoleculares).

Atkins 'menciona: (página 810, Reações elementares ):

A molecularidade de uma reação elementar é o número de moléculas que se unem para reagir em uma reação elementar. É mais importante distinguir a molecularidade da ordem: a ordem da reação é uma quantidade empírica e obtida da lei da velocidade experimental; molecularidade refere-se a uma reação elementar proposta como uma etapa individual em um mecanismo.

Agora, da Wikipedia:

Esta diferença pode ser ilustrado na reação entre nitricoóxido e hidrogênio:

$ {\ displaystyle {\ ce {2NO + 2H2 -> N2 + 2H2O}}} $ span>

A lei da taxa observada é $ {\ displaystyle v = k {\ ce {[NO] ^ 2 [H2]}}} $ span >, de modo que a reação é de terceira ordem. Uma vez que a ordem não é igual à soma dos coeficientes estequiométricos do reagente, a reação deve envolver mais de uma etapa. O mecanismo de duas etapas proposto é

$$ {\ displaystyle {\ ce {2 NO + H2 -> N2 + H2O2}}} $$ span >

$$ {\ displaystyle {\ ce {H2O2 + H2 -> 2H2O}}} $$

Ativado por outro lado, a molecularidade dessa reação é indefinida , pois envolve um mecanismo de mais de uma etapa. No entanto, podemos considerar a molecularidade das reações elementares individuais que constituem esse mecanismo:

A primeira etapa é termoolecular porque envolve três moléculas reagentes, enquanto a segunda etapa é bimolecular porque envolve duas moléculas reagentes.

No que diz respeito ao seu exemplo de reações S N 1, Peter Skyes reconhece ao discutir a cinética de S N 1:

A molecularidade se refere ao número de espécies que estão sofrendo quebra de ligação ou formação em uma etapa da reação, geralmente, na etapa de limitação de taxa .

Assim, quando dizemos S N 1 (S = substituição, N = nucleofílico, 1 = unimolecular), estamos essencialmente falando em relação ao RDS em que o carbocátion é formado. Observe que embora a maioria dos livros identifique 1 para unimolecular, o livro de Clayden se refere a ele como 1ª ordem, o que, na minha opinião honesta, é muito mais claro.

A inclinação do primeiro gráfico é simplesmente o constante de taxa de primeira ordem porque taxa = $ k_1 [t \ text {-} \ ce {BuBr]} $ . Mas a inclinação do segundo gráfico é zero. A etapa de determinação da taxa não envolve $ \ ce {NaOH} $ , portanto, adicionar mais não acelera a reação. A reação mostra cinética de primeira ordem (a taxa é proporcional a apenas uma concentração) e o mecanismo é denominado S N 1, ou seja, Substituição, Nucleofílico, 1ª ordem.

Conclusão:

A questão está mal formulada. No entanto, como a molecularidade é definida apenas para uma reação elementar, talvez depois de examinar as opções, os formuladores de perguntas esperam que você presuma que eles estão falando sobre uma reação elementar. Se for esse o caso, apenas a opção 1 ( mas junto com a opção 4 ) pode ser marcada como correta. No entanto, como eles não mencionaram nada, o candidato que fizer a pergunta com certeza ficará confuso. Se eles estiverem falando sobre a etapa RDS, seu argumento é válido. Uma reação S N 1 é realmente unimolecular em relação à etapa RDS (de acordo com todos os livros padrão como Solomon Frhyle, Peter Skyes, etc.) que consideraria todas as opções incorreto.

The_Vinz
2018-03-27 22:21:27 UTC
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Uma reação envolvendo dois reagentes pode ser :

  • uma reação de primeira ordem , por exemplo, quando a taxa depende exclusivamente da concentração de um dos reagentes. Um exemplo é a hidrólise ácida da sacarose, sendo a água utilizada em grande excesso (o que torna a variação de sua concentração desprezível)
  • uma reação de segunda ordem , por exemplo na hidrólise básica de um éster (ambas as concentrações de base e éster afetam a taxa de reação)
  • uma reação bimolecular , por exemplo, a reação clássica S N 2: ambas os reagentes estão envolvidos no estado de transição

Não pode ser uma reação unimolecular: não há como dois reagentes possam estar envolvidos em um estado de transição no qual apenas um deles participa, após o qual você pode esperar uma reação entre os dois (seria bimolecular, se isso acontecesse).

Existem, de fato, reações unimoleculares, por exemplo, o rearranjo térmico do azuleno em naftaleno, mas requerem um único reagente.

Por que meu exemplo / explicação não está correto? Você também pode explicar “estado de transição”? Não é a hidrólise do éster-pseudo de primeira ordem?
O exemplo do Sn1 não está correto porque você não é questionado sobre a molecularidade da etapa de determinação da taxa, mas de toda a reação! Sim, meu exemplo é de pseudo-primeira ordem. O decaimento radioativo é um exemplo de uma reação pura de primeira ordem
Oh! Então eles são chamados de unimoleculares, mas na verdade a molecularidade de toda a etapa não é 1?
Esta pode ser uma boa leitura:! Https: //en.wikipedia.org/wiki/Molecularity
Sim: em uma reação Sn1 você tem dois reagentes e obtém dois produtos, certo? Bimolecular em toda a reação, unimolecular na etapa intermediária. Afinal, como apenas um dos reagentes participa da formação do carbocátion, você vê que até essa etapa a reação é unimolecular. Mas todo o Sn1 vai além dessa etapa.
Sim, eu entendo porque meu exemplo está incorreto agora. Obrigado. É só porque uma reação unimolecular deve envolver apenas mudanças dentro de uma molécula que não temos reações unimoleculares envolvendo dois reagentes?
Mathew Mahindaratne
2018-03-27 23:03:47 UTC
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Uma reação unimolecular é uma reação elementar de uma única molécula, que produz uma ou mais moléculas de produto.

por exemplo, , decomposição térmica, isomerização cis-trans (pela luz ou calor), decomposição química radioativa (ou simplesmente, decadência), etc.

Para um ótimo exemplo, consulte: Reações unimoleculares no sistema $ \ ce {CF3CH2Cl ↔ CF2ClCH2F} $: Isomerização por intercâmbio de $ \ ce {Cl} $ e $ \ ce {F} $ átomos: J. Phys. Chem. A , 2011 , 115 (6) , 1054–1062 (DOI: 10.1021 / jp108955m).

Pritt says Reinstate Monica
2018-03-27 22:23:00 UTC
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A reação entre o cloreto de t-butila e um íon brometo não é unimolecular. Existem dois reagentes, $ \ ce {Br -} $ e $ \ ce {(CH3) 3Cl} $. Além disso, unimolecular e de primeira ordem não são sinônimos. A molecularidade se refere à quantidade de moléculas distintas envolvidas em uma reação, enquanto a ordem se refere ao expoente ao qual os termos de concentração são elevados para obter a taxa de reação.

Uma reação unimolecular não é exatamente uma "reação" se você olhar pelo bom senso, como um único reagente não pode realmente "reagir" com nada. No entanto, as reações unimoleculares são geralmente reações de decomposição, onde uma molécula simplesmente se dissocia em outras moléculas com o calor ou outros fatores. A decomposição do carbonato de cálcio é um exemplo famoso de reação unimolecular.

Por que não é unimolecular? Molecularidade = 1 e Ser unimolecular são equivalentes, certo? Além disso, nunca envolvi ordem aqui.
Não, $ \ pu {S_ {N}} 1 $ reações (embora o nome sugira) não são exatamente unimoleculares. Eles são * pseudo * -unimoleculares. Eles parecem seguir estatísticas de taxa unimolecular devido ao passo que determina a taxa ser unimolecular.
Você pode explicar isso, por favor?
Veja minha edição do meu comentário anterior. E o que @The_Vinz mencionou no comentário à sua resposta está correto. A molecularidade de uma única etapa (etapa determinante da taxa) e de toda a reação são duas coisas diferentes.
Sim, acabei de ver, então não há reações que envolvam reagentes diferentes, mas também unimoleculares? Eu entendo o que é uma reação unimolecular e por que meu exemplo está incorreto, mas não exatamente como explicá-lo tomando um caso geral. Qualquer ajuda? Obrigado.


Estas perguntas e respostas foram traduzidas automaticamente do idioma inglês.O conteúdo original está disponível em stackexchange, que agradecemos pela licença cc by-sa 3.0 sob a qual é distribuído.
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