Uma amostra de 𝐶₂𝐻₄(g) foi colocada em um recipiente rígido de 2,0 L previamente evacuado e aquecido de 300 K a 450 K. A pressão da amostra é medida e representada no gráfico abaixo:
a) Descreva DUAS razões pelas quais as alterações de pressão e temperatura do 𝐶₂𝐻₅𝐶ℓ(g) aumentam. Suas descrições devem estar em termos do que ocorre em nível molecular.
b) 𝐶₂𝐻₄(g) reage prontamente com 𝐻𝐶ℓ(g) para produzir 𝐶₂𝐻₅𝐶ℓ(g), conforme representado pela seguinte equação.
𝐶₂𝐻₄(𝑔)+ 𝐻𝐶𝑙(𝑔) → 𝐶₂𝐻₅𝐶𝑙(𝑔)₅ 𝛥𝐻°=−72,6 𝑘𝐽 /𝑚𝑜𝑙
Quando HCℓ(g) é injetado para dentro do recipiente de 𝐶₂𝐻₄(g) a 450 K, aumenta a pressão total. Então, na medida em que a reação prossegue a 450 K, diminui a pressão total. Explique esta diminuição da pressão total em termos do que ocorre em nível molecular.
c) Propõe-se que a formação de 𝐶₂𝐻₅𝐶ℓ(g) se dar via mecanismo de reação em duas etapas seguintes.
tapa 1: 𝐶₂𝐻₄(𝑔) + 𝐻𝐶𝑙(𝑔) → 𝐶₂𝐻₅⁺ (𝑔) +𝐶𝑙⁻(𝑔) etapa lenta
Etapa 2: 𝐶₂𝐻₅⁺(𝑔) + 𝐶𝑙⁻(𝑔) → 𝐶₂𝐻₅𝐶𝑙(𝑔) etapa rápida
Escreve a lei de velocidade para a reação que é consistente com o mecanismo de reação acima. Justifique a sua resposta.
d) Identifique um dos intermediários no mecanismo de reação acima.
e) Utilizando os eixos fornecidos na figura abaixo, trace uma curva que mostra as mudanças de energia que ocorrem durante o progresso da reação. A curva deve ilustrar o mecanismo em duas etapas proposta e o comportamento da variação de entalpia da reação. Indique claramente o que significa cada eixo, a energia de ativação (Ea) para a etapa determinante da velocidade na reação e os reagentes e produtos na equação global.