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Page 1: PRODUÇÃO INDUSTRIAL DO AMONÍACO · reação que ocorre na estratosfera por ação da radiação ultravioleta: 2 O 3 (g) 3 O 2 (g) Este processo reversível natural manteria a concentração

PRODUÇÃO INDUSTRIAL DO AMONÍACO

A reação de síntese do amoníaco é uma reação reversível. As equações

químicas das reações das reações reversíveis contêm duas setas de

sentidos opostos

a separar reagentes e produtos de reação.

reação de Produtos Reagentes

A seta “” indica a reação direta e a seta “” indica a reação inversa.

Normalmente, uma reação reversível dá origem a um estado de equilíbrio químico.

ESTADO DE EQUILÍBRIO QUÍMICO

Macroscopicamente, quando um sistema se encontra em equilíbrio químico, a uma dada temperatura, não se registam mudanças observáveis nas propriedades físico-químicas ao longo do tempo (cor, concentração, temperatura e outras). No entanto, a reação não para, os reagentes continuam a formar os produtos de reação e estes últimos a formarem os reagentes (equilíbrio dinâmico).

REAÇÕES REVERSÍVEIS EM SITUAÇÃO DE NÃO EQUILÍBRIO

Existem reações reversíveis em situação de equilíbrio, como é o caso da reação que ocorre na estratosfera por ação da radiação ultravioleta:

(g)O 3 (g)O 2 23

Este processo reversível natural manteria a concentração de ozono constante na estratosfera, se este não fosse destruído por agentes antropogénicos.

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ASPECTOS QUANTITATIVOS DO EQUILÍBRIO QUÍMICO

Numa reação em que é atingido um estado de equilíbrio, pode-se calcular a relação entre produtos e reagentes através da constante de equilíbrio (Kc).

Para uma dada reação genérica:

D C B A dcba

A constante de equilíbrio é dada pela expressão:

|B||A|

|D||C|b

e

a

e

d

e

c

e

cK

Sendo:

|A|e - valor da concentração de A em equilíbrio.

|B|e - valor da concentração de B em equilíbrio.

|C|e - valor da concentração de C em equilíbrio.

|D|e - valor da concentração de D em equilíbrio.

Um alto valor de constante de equilíbrio significa uma reação com um rendimento elevado e um baixo valor de constante de equilíbrio significa uma reação com um baixo rendimento.

RELAÇÃO ENTRE A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO DA REAÇÃO DIRETA E A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO DA REAÇÃO INVERSA

Dada uma reação genérica:

B A

A constante de equilíbrio é dada pela expressão:

|A|

|B|

e

ecK

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A reação inversa da anterior é:

A B

A constante de equilíbrio desta reação inversa é:

|B|

|A|

e

e' cK

Se multiplicarmos cK por '

cK , obtemos:

|B|

|A|

|A|

|B|

e

e

e

e' cc KK

1' cc KK

Pela expressão obtida conclui-se que as constantes de equilíbrio das

reações direta e inversa são inversamente proporcionais.

EVOLUÇÃO DE UMA REAÇÃO DE EQUILÍBRIO QUÍMICO

Para uma dada reação genérica:

D C B A dcba

Partindo de quantidades iniciais de A e de B, respetivamente, Y e Z, evolução desta reações pode apresentar-se na seguinte tabela:

n/mol A B C D Início Y Z 0 0

Variação ax bx cx dx

Equilíbrio axY bxZ cx dx

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QUOCIENTE DE REAÇÃO

O quociente de reação (Qc) exprime-se por uma expressão semelhante à

constante de equilíbrio (Kc), mas no primeiro caso as concentrações dos

reagentes e dos produtos de reação não são de equilíbrio.

Por comparação de Qc e Kc, pode prever-se o sentido da progressão da

reação de equilíbrio, existindo as seguintes situações:

Se Qc > Kc, há progressão no sentido inverso.

Se Qc = Kc, não há progressão.

Se Qc < Kc, há progressão no sentido direto.

FATORES QUE PODEM ALTERAR O ESTADO DE EQUILÍBRIO

Os fatores externos que podem alterar o estado de equilíbrio de uma

mistura reacional e que podem ser controlados experimentalmente são:

A temperatura.

A concentração.

A pressão.

LEI DE LE CHATELIER

Se algum fator externo provocar uma perturbação num sistema químico

em equilíbrio, este vai evoluir no sentido de contrariar essa perturbação

até ser atingido um novo estado de equilíbrio.

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SENTIDO DE UMA REAÇÃO VERSUS ENTALPIA DA REAÇÃO

Se uma reação é exotérmica, a reação inversa é endotérmica.

0H reação de Produtos Reagentesexotérmica

aendotérmic

Se uma reação é endotérmica, a reação inversa é exotérmica.

0H reação de Produtos Reagentesaendotérmic

exotérmica

CATALISADOR

Um catalisador é uma substância que aumenta a velocidade de uma reação, sem experimentar nenhuma alteração química permanente e que não se consome na reação.

Para uma reação reversível, o catalisador faz com que o estado de equilíbrio seja atingido mais rapidamente.

CATALISADOR

Um inibidor é um catalisador negativo, ou seja, diminui a velocidade da reação.

CONTROLO E PRODUÇÃO DE AMONÍACO

O amoníaco, um dos componentes que é produzido em maior quantidade à escala mundial, tal como outros produtos, a sua produção resulta do compromisso entre a extensão e a velocidade da reação, o preço e a segurança do processo.