Experimentos mostram que a reação entre dióxido de nitrogênio e flúor apresenta uma lei de
velocidade de segunda ordem:

Reação global: 2NO2

(g) + F2(g) → 2FNO2(g)

θ = k[NO2
][F2]

Sabendo que esta reação ocorre em duas etapas e com a formação de um intermediário:

(a) Proponha o mecanismo mais simples e possível.
(b) Indique a molecularidade de cada etapa e o intermediário formado.
(c) Identifique a etapa elementar determinante do processo e justifique.

Question

Experimentos mostram que a reação entre dióxido de nitrogênio e flúor apresenta uma lei de
velocidade de segunda ordem:

Reação global: 2NO2

(g) + F2(g) → 2FNO2(g)

θ = k[NO2
][F2]

Sabendo que esta reação ocorre em duas etapas e com a formação de um intermediário:

(a) Proponha o mecanismo mais simples e possível.
(b) Indique a molecularidade de cada etapa e o intermediário formado.
(c) Identifique a etapa elementar determinante do processo e justifique.

Accepted Answer

Para responder a essas questões, vamos analisar a reação dada e a lei de velocidade fornecida.

### (a) Proposta de Mecanismo

Dada a reação global: 
$$ 2 \text{NO}_2(g) + \text{F}_2(g) \rightarrow 2 \text{FNO}_2(g) $$

E a lei de velocidade:
$$ \theta = k[\text{NO}_2][\text{F}_2] $$

Podemos propor um mecanismo em duas etapas que seja consistente com essa lei de velocidade.

1. **Etapa 1:** Formação do intermediário
   $$ \text{NO}_2(g) + \text{F}_2(g) \rightarrow \text{FNO}_2(g) + \text{F}(g) $$

2. **Etapa 2:** Consumo do intermediário
   $$ \text{F}(g) + \text{NO}_2(g) \rightarrow \text{FNO}_2(g) $$

Neste mecanismo, o intermediário formado é o radical $\text{F}(g)$.

### (b) Molecularidade de cada etapa e intermediário formado

- **Etapa 1:** É uma reação bimolecular, pois envolve duas moléculas reagindo ($\text{NO}_2$ e $\text{F}_2$).
- **Etapa 2:** Também é uma reação bimolecular, envolvendo o intermediário $\text{F}$ e outra molécula de $\text{NO}_2$.

O intermediário formado é o radical livre $\text{F}(g)$.

### (c) Etapa elementar determinante do processo

A etapa determinante da velocidade é geralmente a mais lenta, também conhecida como a etapa limitante da velocidade. Para que a lei de velocidade seja $\theta = k[\text{NO}_2][\text{F}_2]$, a primeira etapa deve ser a etapa determinante da velocidade, ou seja, a mais lenta. Isso porque a lei de velocidade depende das concentrações dos reagentes dessa etapa.

**Justificativa:** A lei de velocidade experimentalmente determinada corresponde às espécies envolvidas na primeira etapa. Assim, a primeira etapa é a etapa lenta e limitante da velocidade, enquanto a segunda etapa ocorre rapidamente após a formação do intermediário.

Experimentos mostram que a reação entre dióxido de nitrogêni...

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