Luego de consultar expertos en la materia, programadores de varias ramas y maestros hemos dado con la solución al dilema y la plasmamos en este post.
Solución:
Solución 1:
En primer lugar,
La molecularidad no se define para una reacción compleja.
De la Química Física de Ira. N Levine: (Página 531, Leyes de tasa y constantes de equilibrio para reacciones elementales ):
El número de moléculas que reaccionan en un paso elemental es la molecularidad de la reacción elemental. La molecularidad se define solo para reacciones elementales y no debe usarse para describir reacciones generales que constan de más de un paso elemental. La reacción elemental $ ce A → productos $ es unimolecular. Las reacciones elementales $ ce A + B → productos $ y $ ce 2A → productos $ son bimoleculares. Las reacciones elementales $ ce A + B + C → productos $, $ ce 2A + B → productos $, y $ ce 3A → productos $ son trimoleculares (o termoleculares).
Menciones de Atkins: (página 810, Reacciones elementales):
los molecularidad de una reacción elemental es el número de moléculas que se unen para reaccionar en una reacción elemental. Es más importante distinguir la molecularidad del orden: el orden de reacción es una cantidad empírica y se obtiene de la ley de velocidad experimental; La molecularidad se refiere a una reacción elemental propuesta como un paso individual en un mecanismo.
Ahora, de Wikipedia:
Esta diferencia se puede ilustrar en la reacción entre el óxido nítrico y el hidrógeno:
$ Displaystyle ce 2NO + 2H2 -> N2 + 2H2O $
La ley de tasa observada es $ { Displaystyle v = k { ce {[NO]^ 2[H2]PS, por lo que la reacción es de tercer orden. Dado que el orden no es igual a la suma de los coeficientes estequiométricos de los reactivos, la reacción debe implicar más de un paso. El mecanismo de dos pasos propuesto es
$$ displaystyle ce 2 NO + H2 -> N2 + H2O2 $$
$$ displaystyle ce H2O2 + H2 -> 2H2O $$
Por otra parte, la molecularidad de esta reacción no está definida, porque implica un mecanismo de más de un paso. Sin embargo, podemos considerar la molecularidad de las reacciones elementales individuales que componen este mecanismo:
El primer paso es termolecular porque involucra tres moléculas reactivas, mientras que el segundo paso es bimolecular porque involucra dos moléculas reactivas.
En cuanto a su ejemplo de Snorte1 está preocupado, reconoce Peter Skyes mientras discute la cinética de Snorte1:
La molecularidad se refiere al número de especies que se están rompiendo o formando enlaces en un paso de la reacción, por lo general, en el paso limitante.
Por lo tanto, cuando decimos Snorte1 (S = sustitución, N = nucleofílico, 1 = unimolecular) estamos hablando esencialmente con respecto al RDS en el que se forma el carbocatión. Tenga en cuenta que, aunque la mayoría de los libros identifican 1 como unimolecular, el libro de Clayden se refiere a él como de primer orden, lo que, en mi sincera opinión, es mucho más claro.
La pendiente del primer gráfico es simplemente la constante de tasa de primer orden porque tasa = $ k_1[ttext-ce{BuBr]PS. Pero la pendiente del segundo gráfico es cero. El paso de determinación de la tasa no implica $ ce NaOH $ por lo que agregar más no acelera la reacción. La reacción muestra una cinética de primer orden (la velocidad es proporcional a una sola concentración) y el mecanismo se llama Snorte1, es decir, sustitución, nucleófilo, primer orden.
Conclusión:
La pregunta está mal formulada. Sin embargo, dado que la molecularidad se define solo para una reacción elemental, tal vez después de mirar las opciones, los que plantean las preguntas esperan que asumas que están hablando de una reacción elemental. Si este es el caso, solo entonces la opción 1 (pero junto con la opción 4) se puede marcar como correcto. Sin embargo, debido a que no han mencionado nada, es probable que el candidato que intente la pregunta se confunda. Si están hablando del paso RDS, entonces su argumento es válido. Una Snorte1 reacción es de hecho unimolecular wrt el paso RDS (de acuerdo con todos los libros estándar como Solomon Frhyle, Peter Skyes, etc.) que consideraría que todas las opciones son incorrectas.
Solucion 2:
Una reacción que involucra dos reactivos puede ser:
- a reacción de primer orden, por ejemplo, cuando la velocidad depende únicamente de la concentración de uno de los reactivos. Un ejemplo es la hidrólisis ácida de la sacarosa, utilizándose agua en gran exceso (lo que hace que la variación de su concentración sea insignificante)
- a reacción de segundo orden, por ejemplo en la hidrólisis básica de un éster (tanto las concentraciones de base como de éster afectan la velocidad de reacción)
- a reacción bimolecular, por ejemplo el clásico Snorte2 reacción: ambos reactivos están involucrados en el estado de transición
No puede ser una reacción unimolecular: no hay forma de que dos reactivos puedan estar involucrados en un estado de transición en el que solo participa uno de ellos, luego de lo cual se puede esperar una reacción entre ambos (sería bimolecular, si eso sucediera) .
De hecho, hay reacciones unimoleculares, por ejemplo, la transposición térmica del azuleno a naftaleno, pero requieren un solo reactivo.
Solución 3:
Una reacción unimolecular es una reacción elemental de una sola molécula, que produce una o más moléculas de producto.
p.ej, descomposición térmica, isomerización cis-trans (por luz o calor), descomposición química radiactiva (o simplemente, desintegración), etc.
Para ver un gran ejemplo, consulte: Reacciones unimoleculares en el sistema $ ce CF3CH2Cl ↔ CF2ClCH2F $: Isomerización por intercambio de los átomos $ ce Cl $ y $ ce F $:J. Phys. Chem. A, 2011, 115 (6), 1054-1062 (DOI: 10.1021 / jp108955m).
Solución 4:
La reacción entre el cloruro de t-butilo y un ión bromuro no es unimolecular. Hay dos reactivos, $ ce Br – $ y $ ce (CH3) 3Cl $. Además, unimolecular y de primer orden son no sinónimo. La molecularidad se refiere a la cantidad de moléculas distintas involucradas en una reacción, mientras que el orden se refiere al exponente al que se elevan los términos de concentración para obtener la velocidad de reacción.
Una reacción unimolecular no es exactamente una “reacción” si se mira con sentido común, ya que un solo reactivo en realidad no puede “reaccionar” con nada. Sin embargo, las reacciones unimoleculares suelen ser reacciones de descomposición, en las que una molécula simplemente se disocia en otras moléculas con el calor u otros factores determinados. La descomposición del carbonato de calcio es un ejemplo famoso de reacción unimolecular.
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