4.3. En el estudio de la reacción de hidrólisis alcalina de acetato de etilo según la ecuación: CH3COO-CH2CH3 + OH-  CH3COOH + CH3CH2OH, se han o...

Para determinar o orden total da reação, podemos analisar a variação da velocidade inicial em relação à variação das concentrações dos reagentes. a) O orden total da reação é determinado pela soma dos expoentes das concentrações dos reagentes na lei de velocidade. Analisando os dados fornecidos, podemos observar que a velocidade inicial varia de acordo com as concentrações de [CH3COO-CH2CH3] e [OH-]. Experimento 1: [CH3COO-CH2CH3]i = 1,0 x 10-3 M, [OH-]i = 1,0 x 10-2 M, Vinicial = 1,3 x 10-6 mol L-1 s-1 Experimento 2: [CH3COO-CH2CH3]i = 1,0 x 10-3 M, [OH-]i = 5,0 x 10-3 M, Vinicial = 6,5 x 10-7 mol L-1 s-1 Experimento 3: [CH3COO-CH2CH3]i = 5,0 x 10-2 M, [OH-]i = 1,0 x 10-3 M, Vinicial = 6,5 x 10-6 mol L-1 s-1 Experimento 4: [CH3COO-CH2CH3]i = 1,0 x 10-2 M, [OH-]i = 1,0 x 10-2 M, Vinicial = 1,3 x 10-5 mol L-1 s-1 Comparando os experimentos 1 e 2, podemos observar que a concentração de [CH3COO-CH2CH3] é mantida constante (1,0 x 10-3 M), enquanto a concentração de [OH-] é reduzida pela metade (1,0 x 10-2 M para 5,0 x 10-3 M). A velocidade inicial é reduzida para cerca de metade do valor inicial (6,5 x 10-7 mol L-1 s-1 para 3,25 x 10-7 mol L-1 s-1). Isso indica que a velocidade inicial é diretamente proporcional à concentração de [OH-], ou seja, a reação é de primeira ordem em relação a [OH-]. Analisando os experimentos 1 e 3, podemos observar que a concentração de [OH-] é mantida constante (1,0 x 10-2 M), enquanto a concentração de [CH3COO-CH2CH3] é aumentada em 50 vezes (1,0 x 10-3 M para 5,0 x 10-2 M). A velocidade inicial é aumentada em cerca de 50 vezes (1,3 x 10-6 mol L-1 s-1 para 6,5 x 10-5 mol L-1 s-1). Isso indica que a velocidade inicial é diretamente proporcional à concentração de [CH3COO-CH2CH3], ou seja, a reação é de primeira ordem em relação a [CH3COO-CH2CH3]. Portanto, o orden total da reação é 2 (primeira ordem em relação a [OH-] e primeira ordem em relação a [CH3COO-CH2CH3]). b) A lei de velocidade pode ser escrita como: v = k[CH3COO-CH2CH3]^x[OH-]^y, onde v é a velocidade da reação, k é a constante de velocidade e x e y são os expoentes da concentração. Com base nos resultados dos experimentos, podemos escrever a lei de velocidade da reação como: v = k[CH3COO-CH2CH3][OH-]. c) Para determinar a constante de velocidade da reação, podemos usar os dados do experimento 1, onde [CH3COO-CH2CH3]i = 1,0 x 10-3 M, [OH-]i = 1,0 x 10-2 M e Vinicial = 1,3 x 10-6 mol L-1 s-1. Substituindo os valores na lei de velocidade, temos: 1,3 x 10-6 = k(1,0 x 10-3)(1,0 x 10-2). Simplificando, temos: k = 1,3 x 10-6 / (1,0 x 10-3)(1,0 x 10-2). Calculando, encontramos: k ≈ 1,3 x 10-1 mol-1 L s-1. Portanto, a constante de velocidade da reação é aproximadamente 1,3 x 10-1 mol-1 L s-1. d) Para determinar a velocidade inicial quando [CH3COO-CH2CH3]i = 3,0 x 10-3 M e [OH-]i = 6,0 x 10-2 M, podemos usar a lei de velocidade. Substituindo os valores na lei de velocidade, temos: v = k(3,0 x 10-3)(6,0 x 10-2). Calculando, encontramos: v ≈ 1,3 x 10-3 mol L-1 s-1. Portanto, a velocidade inicial é aproximadamente 1,3 x 10-3 mol L-1 s-1.