Esto dependerá de su elección de catalizador, así como de las condiciones de reacción, sin embargo, en general, la eliminación de amoníaco dará como resultado un aumento en la velocidad de reacción según las leyes de velocidad derivadas empíricamente. Estas leyes de tarifas se detallan a continuación:
Para comenzar, el mecanismo de reacción se puede representar de la siguiente manera: (http://www.nobelprize.org/nobel_…):
- [matemáticas] N_2 (g) \ rightleftharpoons N_2 (anuncios) [/ matemáticas]
- [matemáticas] N_2 (anuncios) \ rightleftharpoons 2N (anuncios) [/ matemáticas]
- [matemáticas] H_2 (g) \ rightleftharpoons H_2 (anuncios) [/ matemáticas]
- [matemáticas] H_2 (anuncios) \ rightleftharpoons 2H (anuncios) [/ matemáticas]
- [matemáticas] N (anuncios) + 3H (anuncios) \ rightleftharpoons NH_3 (anuncios) [/ matemáticas]
- [matemáticas] NH_3 (anuncios) \ rightleftharpoons NH_3 (g) [/ matemáticas]
En base a este mecanismo de reacción, la ecuación de velocidad general es (Modelo químico cinético-cuántico para ciclos catalíticos: el proceso de Haber-Bosch y el efecto de la concentración de reactivos) [2]:
- ¿Cuál no es un factor que afecta la velocidad de reacción: tiempo, catalizador, temperatura o el orden de la mezcla?
- Cuando se burbujeó dióxido de carbono a través de hidróxido de litio, se formó un precipitado blanco inicial, pero este se redisolvió formando una solución. ¿Qué es este precipitado blanco y cuál fue la solución formada?
- ¿Debo cambiar de ingeniería química a ciencia ambiental?
- Si un electrón de dos elementos diferentes tiene la misma carga, lógicamente debería causar repulsión, pero no funciona durante una reacción química. ¿Por qué?
- ¿Dónde y cómo se usan los catalizadores?
[matemáticas] \ text {rata} e = \ frac {e ^ {- \ Delta G} p ^ 2_ {H_2} p_ {N_2} -p ^ 2_ {NH_3}} {e ^ {T-A_E} p ^ 2_ {NH_3} + e ^ {T- \ Delta G}} [/ math]
Aquí [math] A_E [/ math] es la energía libre de adsorción del catalizador y [math] \ Delta G [/ math] es la energía libre de la reacción general.
Si [math] A_E << \ Delta G [/ math] (la adsorción al catalizador es altamente exotérmica) podemos aproximar la ecuación como:
[matemáticas] \ text {rate} _ {exo} = \ frac {e ^ {- \ Delta G} p ^ 2_ {H_2} p_ {N_2} -p ^ 2_ {NH_3}} {e ^ {T-A_E} p ^ 2_ {NH_3}} = (\ frac {K} {Q} -1) e ^ {- T + A_E} [/ math]
Aquí [matemática] K = e ^ {- \ Delta G} [/ matemática] y [matemática] Q = \ frac {p ^ 2_ {H_2} p_ {N_2}} {p ^ 2_ {NH_3}} [/ matemática]
Sin embargo, si [math] A_E << \ Delta G [/ math] (la adsorción al catalizador es altamente endotérmica) entonces:
[matemáticas] \ text {rate} _ {endo} = \ frac {e ^ {- \ Delta G} p ^ 2_ {H_2} p_ {N_2} -p ^ 2_ {NH_3}} {e ^ {T- \ Delta G}} = (\ frac {1} {Q} – \ frac {1} {K}) p ^ 2_ {NH_3} e ^ {- T} [/ math]
Entonces, ¿qué significa esto? Bien en equilibrio [matemática] Q = K [/ matemática] lo que significa que como [matemática] Q \ rightarrow K [/ math] luego [math] \ lim_ {Q \ rightarrow K} \ frac {K} {Q} -1 = 0 [/ math] igualmente [math] \ lim_ {Q \ rightarrow K} \ frac {1} {Q} – \ frac {1} {K} = 0 [/ math]. Lo que esto significa es que cuanto más lejos estemos del equilibrio, más rápido será nuestro índice, por lo que al eliminar [matemáticas] NH_3 [/ matemáticas] a medida que se produce, mantenemos baja la concentración de [matemáticas] NH_3 [/ matemáticas] y, por lo tanto, mantenemos el sistema lejos del equilibrio que aumentará la velocidad de reacción.
Fuentes:
[1] Antecedentes científicos del Premio Nobel de Química 2007: Procesos químicos en superficies sólidas (http://www.nobelprize.org/nobel_…)
[2] Modelo químico cinético-cuántico para ciclos catalíticos: el proceso de Haber-Bosch y el efecto de la concentración de reactivos
