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Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia ·
Química
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UTFPR Conceito... Frozen N2O4 sample is nearly colorless On warming, the N2O4 becomes a gas to form brown NO2 (g) Colors can change - equilibrium reached (red N2O4 , brown NO2) N2O4 (g) = 2 NO2 (g) Concentration NO2 N2O4 Equilibrium achieved Time Propriedades de um Equilíbrio Dinâmica do Equilíbrio Exemplos de Equilíbrios Químicos Dinâmica do Equilíbrio Rate k_f [N_2O_4] k_r [NO_2]^2 Equilibrium achieved (rates are equal) Time Nas aulas anteriores... Leis de Velocidade Nas aulas anteriores... Reagentes Produtos Reação direta Equilíbrio atingido (velocidades são iguais) Reação inversa Velocidade Tempo A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO Exemplo... Estimando o valor de K_c K_c = \frac{[NO_2]^2}{[N_2O_4]} = \frac{[0.0172]^2}{0.00140} = 0.211 A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO K_p = \frac{(P_D)^d (P_E)^e}{(P_A)^a (P_B)^b} A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO K_p = \frac{(P_{NO_2})^2}{P_{N_2O_4}} Atenção... P_A = \frac{n_A}{V}RT = [A]RT Atenção... K_p = K_c (RT)^{Δn} Atenção: Líquidos e Sólidos Puros Sistemas Heterogêneos Ordem de grandeza das constantes de equilíbrio Relações Envolvendo a Constante de Equilíbrio Constante para a soma de reações Combinando Expressões de Constante de Equilíbrio Princípio de Le Châtelier Influência dos Catalisadores Energia reação não catalisada reação catalisada A B Hr Hp Sentido da reação Equilíbrio Químico e Processo Haber-Bosch Equilíbrio Químico e Processo Haber-Bosch N2(g) + 3 H2(g) ⟶ 2 NH3(g) Initial equilibrium Partial pressure N2 H2 NH3 Time ⟶ Equilíbrio Químico e Processo Haber-Bosch N2(g) + 3 H2(g) ⟶ 2 NH3(g) Initial equilibrium H2 added Equilibrium reestablished Partial pressure H2 NH3 N2 Time ⟶ Equilíbrio Químico e Processo Haber-Bosch Heat exchanger Incoming N2 and H2 gases Unreacted N2 and H2 recycled N2 and H2 gases heated to 500 °C NH3 gas mixture cools, NH3(g) liquefies Liquid NH3 outlet Heat exchanger Hot gases Hot gases pass over catalyst, NH3 forms Influência da Variação de Pressão (P) Influência da Variação de Temperatura (T) Influência da Concentração [C] Termodinâmica e Equilíbrio Químico Quociente de Equilíbrio (Q_c) Initial condition: Reaction quotient, Q_c = Reaction proceeds (a) Pure reactants Q_c = 0 (b) "Left" of equilibrium Q_c < K_c (c) Equilibrium Q_c = K_c (d) "Right" of equilibrium Q_c > K_c (e) Pure products Q_c = ∞
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