¿Podría manipular la presión para una reacción de combustión en equilibrio químico recrear el combustible que reacciona?

No.

Comencemos con las matemáticas.

El calor de combustión del propano es -2202 kJ / mol. La entropía de esa reacción es -412.4 J / K mol. Eso da una energía libre de -2,079 kJ.

Entonces, ¿cuál es la constante de equilibrio?

[matemáticas] K_ {eq} = e ^ {\ frac {- \ Delta G} {RT}} [/ matemáticas]

Al conectar nuestros números, obtenemos … infinito.

e ^ 839 = aproximadamente 10 ^ 360.

Esta constante de equilibrio es tan enorme que para todos los intentos y propósitos no hay equilibrio en la combustión de propano: el 100% de los reactivos se han convertido en productos.

Ahora, esta constante de equilibrio es un Kc.

[matemáticas] Kp = Kc (RT) ^ {\ Delta n} [/ matemáticas]

Como [math] \ Delta n [/ math] aquí es 1, Kp es un 10 ^ 363 aún más enorme más o menos.

Ahora:

[matemáticas] K_p = \ frac {p (H_2 O) ^ 4 p (CO_2) ^ 3} {p (O_2) ^ 5 p (C_3H_8)} [/ matemáticas]

El numerador de esta fracción es 363 órdenes de magnitud mayor que el denominador. Entonces, para recuperar su propano (ignorando cualquier reacción secundaria, por supuesto, que hace que esto sea casi imposible de todos modos), tendría que aumentar la presión lo suficiente como para empujar esta reacción 363 dígitos hacia la izquierda.

Crear ese tipo de presión es imposible; hacerlo sería encender la fusión nuclear (y muy posiblemente crear una estrella de neutrones o un agujero negro).

No puede volver a colocar una bomba en su caparazón, y no puede volver a colocar el fuego en el propano. Una vez que se quema, se quema.

Afortunadamente, hay una manera mucho mejor de recuperar el propano: alimenta tu CO2 y H2O a las plantas. A pesar de la constante de equilibrio absolutamente gigantesca aquí, hay un arma secreta para hacer esta reacción a la inversa: una vía alternativa y catalizadores. Las plantas pueden producir todo tipo de productos químicos a partir de CO2 y H2O, incluidos algunos que podríamos convertir fácilmente en propano (no creo que ninguna planta produzca propano directamente), y lo hacen a temperatura ambiente y presión estándar, gracias a catalizadores increíbles .

Así que queme su propano y olvide apretarlo de nuevo, ¡catalícelo de nuevo!

Su intuición es (básicamente) correcta. El aumento de la presión cambiará la constante de equilibrio a favor de los reactivos y hará que la formación del combustible sea más favorable.

Aunque hay dos cosas a tener en cuenta

a) Mayor energía de activación

Sin embargo, tenga en cuenta que volver al combustible será un proceso más lento que la combustión, ya que la reacción inversa tiene una mayor energía de activación:

El diagrama de energía libre de una reacción de combustión indica que la energía de activación para retroceder es mucho mayor que la energía de activación para avanzar. (de Bonding )

Tenga en cuenta que la velocidad depende del exponencial de la energía de activación, por lo que incluso pequeñas diferencias en la energía de activación conducirán a diferencias mucho mayores en la velocidad.

b) Reacciones competitivas

Tenga en cuenta también que [math] CO_2 [/ math] y [math] H_2O [/ math] pueden reaccionar para formar muchos tipos diferentes de productos. Si bien algunos de [math] CO_2 [/ math] y [math] H_2O [/ math] pueden formar hidrocarburos, también pueden formar ácido carbónico o carbonatos:

[matemáticas] CO_2 + H_2O \ rightarrow H_2CO_3 [/ matemáticas]

En general, realmente no observaría que esto sucediera a menos que aplicara presiones muy grandes y utilizara un catalizador para reducir la energía de activación.

[math] CO_2 [/ math] y el agua son mucho más estables que los hidrocarburos y, por lo tanto, les gusta permanecer como están. Intentar obtener [math] CO_2 [/ math] y agua para volver a los hidrocarburos es un desafío continuo de ingeniería y las rutas más prometedoras son el uso de la fotocatálisis.

Si tiene curiosidad, esta presentación analiza algunos de los métodos para producir productos químicos útiles a partir de CO2 ( http://www.chem.tamu.edu/rgroup/ …).

Se puede recrear parte del propano, pero no hay razón para suponer que el mecanismo para reformar el propano es el más fácil. La información clave que falta aquí es que los productos de CO2 y H2o también están en equilibrio con innumerables otros hidrocarburos. Dependiendo de la presión, quizás el producto más favorecido será algún poliéter u otro oligómero / polímero en lugar de moléculas pequeñas.

Peor aún, la combustión nunca es perfecta y forma miles de productos secundarios que complicarán en gran medida las vías de retorno limitando la reversibilidad.

No.

Una reacción de combustión está tan lejos del equilibrio químico que no puede empujarla hacia atrás. Además, la quema de cualquier tipo de hidrocarburo producirá la misma mezcla de dióxido de carbono y agua. Simplemente al aumentar la presión no podrá empujarla para formar ningún tipo específico de hidrocarburo; eso sería como mezclar la leche de tu café.