Para estudar a cinética da reação entre o iodometano, CHX3I\ce{CH3I}, e o hidróxido de potássio: CHX3I(aq)+OHX−(aq)→CHX3OH(aq)+IX−(aq) \ce{ CH3I(aq) + OH^-(aq) -> CH3OH(aq) + I^-(aq) } Uma solução foi preparada contendo, inicialmente, 2 mol ⋅ L−1\pu{2 mol.L-1} de hidróxido de potássio e 1 mol ⋅ L−1\pu{1 mol.L-1} de iodometano. A condutividade do meio reacional foi monitorada ao longo da reação. A condutividade molar do hidróxido é 12 S ⋅ m−1 ⋅ M−1\pu{12 S.m-1.M-1} maior que a condutividade do iodeto.

Em um dado instante a condutividade da solução é 46 S ⋅ m−1\pu{46 S.m-1}. Apos um período muito longo de tempo, todo reagente limitante é consumido e a condutividade da solução passa a 42 S ⋅ m−1\pu{42 S.m-1}.

  1. Determine a concentração de iodometano em solução nesse instante.

  2. Determine a concentração de íons iodeto em solução nesse instante.

Gabarito

Veja que potássio é um íon espectador então sua concentração não se altera O enunciado nos dá a seguinte relação: λ(OHX−)=λ(IX−)+12\lambda(\ce{OH-})=\lambda(\ce{I-})+12 Após um tempo muito lento consideramos que a reação ocorreu totalmente Fazendo o quadrinho para o caso de tempo muito longo: CHX3I(aq)OHX−(aq)→CHX3OH(aq)IX−(aq)inıˊcio1200reac¸a˜o−1−1+1+1final0111\begin{matrix}&\ce{CH3I(aq)}&\ce{OH^{-}(aq)}&\ce{->}&\ce{CH3OH(aq)}&\ce{I^{-}(aq)} \\ \text{início}&1&2&&0&0 \\ \text{reação}&-1&-1&&+1&+1 \\ \text{final}&0&1&&1&1\end{matrix} Relacionando a condutividade da solução com as condutividades iônicas: κ=∑λc\kappa=\sum\limits \lambda c κ=λ(KX+)cKX++λ(OHX−)cOHX−+λ(IX−)cIX−\kappa=\lambda(\ce{K+})c_{\ce{K+}}+\lambda(\ce{OH-})c_{\ce{OH-}}+\lambda(\ce{I-})c_{\ce{I-}} 42=λ(KX+)⋅2+λ(OHX−)⋅1+λ(IX−)⋅142=\lambda(\ce{K+})\cdot2+\lambda(\ce{OH-})\cdot1+\lambda(\ce{I-})\cdot1 Fazendo o quadrinho para o caso do instante mencionado: CHX3I(aq)OHX−(aq)→CHX3OH(aq)IX−(aq)inıˊcio1200reac¸a˜o−x−x+x+xfinal1−x2−xxx\begin{matrix}&\ce{CH3I(aq)}&\ce{OH^{-}(aq)}&\ce{->}&\ce{CH3OH(aq)}&\ce{I^{-}(aq)} \\ \text{início}&1&2&&0&0 \\ \text{reação}&-x&-x&&+x&+x \\ \text{final}&1-x&2-x&&x&x\end{matrix} Relacionando a condutividade da solução com as condutividades iônicas: κ=∑λc\kappa=\sum\limits \lambda c κ=λ(KX+)cKX++λ(OHX−)cOHX−+λ(IX−)cIX−\kappa=\lambda(\ce{K+})c_{\ce{K+}}+\lambda(\ce{OH-})c_{\ce{OH-}}+\lambda(\ce{I-})c_{\ce{I-}} 46=λ(KX+)⋅2+λ(OHX−)⋅(2−x)+λ(IX−)⋅x46=\lambda(\ce{K+})\cdot2+\lambda(\ce{OH-})\cdot(2-x)+\lambda(\ce{I-})\cdot x Subtraindo as duas equações para cortar a condutividade iônica do KX+\ce{K+}: 4=λ(OHX−)(1−x)+λ(IX−)(x−1)4=\lambda(\ce{OH-})(1-x)+\lambda(\ce{I-})(x-1) Usando a relação entre as condutividades dada no enunciado: 4=(λ(IX−)+12)(1−x)+λ(IX−)(x−1)4=(\lambda(\ce{I-})+12)(1-x)+\lambda(\ce{I-})(x-1) 4=12(1−x)4=12(1-x) x=0,67 mol ⋅ L−1x=\pu{0,67 mol.L-1} Cálculo das concentrações no instante pedido: cCHX3I=1−x=0,33 mol ⋅ L−1c_{\ce{CH3I}}=1-x=\boxed{\pu{0,33 mol.L-1}} cIX−=x=0,67 mol ⋅ L−1c_{\ce{I-}}=x=\boxed{\pu{0,67 mol.L-1}}