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Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia ·
Química
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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 Incoming H2 and N2 gases Heat exchanger Unreacted N2 and H2 recycled N2 and H2 gases heated to 500 °C NH3 gas mixture cools, NH3(g) liquefies Liquid NH3 outlet Hot gases Heat exchanger Hot gases pass over catalyst, NH3 forms Princípio de Le Châtelier Influência dos Catalisadores Energia reação não catalisada reação catalisada Hr Hp A B Sentido da reação Equilíbrio Químico e Processo Haber-Bosch N2(g) + 3 H2(g) ⇌ 2 NH3(g) Initial equilibrium H2 NH3 N2 Partial pressure Time → _ Large amount of CaCO3, small amount of CaO, gas pressure P Small amount of CaCO3, large amount of CaO, gas pressure still P A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO [ ]/[ ] [ ]/[ ] A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO aA + bB dD + eE Kc = [D]d[E]e/[A]a[B]b products reactants A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) Kc = [NH3]2/[N2][H2]3 Exemplo... Estimando o valor de Kc Kc = [NO2]^2 / [N2O4] = [0.0172]^2 / 0.00140 = 0.211 A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO Kp = (PD)^d (PE)^e / (PA)^a (PB)^b A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO Kp = (PNO2)^2 / PN2O4 Atenção... PA = nA / V RT = [A] RT Atenção... Kp = Kc (RT)^Δn K = 0,01 K = 1 K = 100 = REAGENTE = PRODUTO Constante para a soma de reações Combinando Expressões de Constante de Equilíbrio Influência da Concentração [C] Equilíbrio Químico e Processo Haber-Bosch ΔH > 0, endothermic reaction Heat + Co(H2O)6^2+ (aq) + 4 Cl^- (aq) ⇌ CoCl4^2- (aq) + 6 H2O (l) Pink Co(H2O)6^2+ Solution becomes pink because the temperature shifts the equilibrium left and the blue CoCl4^2- ion is replaced by Co(H2O)6^2+ Blue CoCl4^2- Solution becomes blue because heating solution shifts the equilibrium right, so that CoCl4^2- ion predominates Blue CoCl4^2- Solution becomes blue because raising the temperature shifts the equilibrium right and the blue CoCl4^2- ion predominates Equilíbrio Químico no Cotidiano Termodinâmica e Equilíbrio Químico Influência da Variação de Pressão (P) Influência da Variação de Temperatura (T) • Quociente de Equilíbrio (Q_c) Quociente de Equilíbrio (Q_c) Initial condition: (a) Pure reactants (b) "Left" of equilibrium (c) Equilibrium (d) "Right" of equilibrium (e) Pure products Reaction quotient: Q_c = 0 < K_c = K_c > K_c = ∞ Reaction proceeds: to the right to the right to the left Termodinâmica e Equilíbrio Químico Termodinâmica e Equilíbrio Químico
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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 Incoming H2 and N2 gases Heat exchanger Unreacted N2 and H2 recycled N2 and H2 gases heated to 500 °C NH3 gas mixture cools, NH3(g) liquefies Liquid NH3 outlet Hot gases Heat exchanger Hot gases pass over catalyst, NH3 forms Princípio de Le Châtelier Influência dos Catalisadores Energia reação não catalisada reação catalisada Hr Hp A B Sentido da reação Equilíbrio Químico e Processo Haber-Bosch N2(g) + 3 H2(g) ⇌ 2 NH3(g) Initial equilibrium H2 NH3 N2 Partial pressure Time → _ Large amount of CaCO3, small amount of CaO, gas pressure P Small amount of CaCO3, large amount of CaO, gas pressure still P A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO [ ]/[ ] [ ]/[ ] A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO aA + bB dD + eE Kc = [D]d[E]e/[A]a[B]b products reactants A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) Kc = [NH3]2/[N2][H2]3 Exemplo... Estimando o valor de Kc Kc = [NO2]^2 / [N2O4] = [0.0172]^2 / 0.00140 = 0.211 A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO Kp = (PD)^d (PE)^e / (PA)^a (PB)^b A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO Kp = (PNO2)^2 / PN2O4 Atenção... PA = nA / V RT = [A] RT Atenção... Kp = Kc (RT)^Δn K = 0,01 K = 1 K = 100 = REAGENTE = PRODUTO Constante para a soma de reações Combinando Expressões de Constante de Equilíbrio Influência da Concentração [C] Equilíbrio Químico e Processo Haber-Bosch ΔH > 0, endothermic reaction Heat + Co(H2O)6^2+ (aq) + 4 Cl^- (aq) ⇌ CoCl4^2- (aq) + 6 H2O (l) Pink Co(H2O)6^2+ Solution becomes pink because the temperature shifts the equilibrium left and the blue CoCl4^2- ion is replaced by Co(H2O)6^2+ Blue CoCl4^2- Solution becomes blue because heating solution shifts the equilibrium right, so that CoCl4^2- ion predominates Blue CoCl4^2- Solution becomes blue because raising the temperature shifts the equilibrium right and the blue CoCl4^2- ion predominates Equilíbrio Químico no Cotidiano Termodinâmica e Equilíbrio Químico Influência da Variação de Pressão (P) Influência da Variação de Temperatura (T) • Quociente de Equilíbrio (Q_c) Quociente de Equilíbrio (Q_c) Initial condition: (a) Pure reactants (b) "Left" of equilibrium (c) Equilibrium (d) "Right" of equilibrium (e) Pure products Reaction quotient: Q_c = 0 < K_c = K_c > K_c = ∞ Reaction proceeds: to the right to the right to the left Termodinâmica e Equilíbrio Químico Termodinâmica e Equilíbrio Químico