Reactii chimice la echilibru!

[chimistul]

Propun aici o discutie despre ractiile chimice la echilibru.

Sa plecam de la o reactie simpla:

3H2  + N2      ------------>    2NH3

credeti ca este posibila asa cum este scrisa acuma?

[silvi]

nu, este o reactie de echilibru

N₂ + 3H₂ <----> 2NH₃

reactia are loc la temperatura si presiune pentru a marii randamentul. Dar si in acest caz, se obtine amonial ca un randament de 30-40 %.

[chimistul]

30-40 zici? Mi-as dori si eu sa fie atata!

Si totusi experimentele la pesiune de peste 10000 de atmosfere au demonstrat ca nu se formeaza amoniac. Un catalizator  crad ca ar ajuta mai bine. Ce rol are catalizatoul?

O alta intrebare. Daca reactia de sinteza a amoniacului este cu degajare de caldura de ce totusi trebuie o temperatura mare? Asta nu inseamna ca daca incalzim amestecul echilibrul se deplaseaza spe stanga?

[florin_try]

Mai corect ar fi:

[tex]3H_2 + N_ 2 \rightleftharpoons 2NH_3 [/tex]

Parca asa era notatia, nu?

[chimistul]

Ok asa e notatia corecta <------>. Totusi incearca sa raspunzi la unele intrebari puse aici! De aici incepe chimia si intelegerea proceselor chimice!

[florin_try]

Am crezut ca te-ai referit la notatie.

Cum ai scris-o tu rezulta ca e o reactie unidirectionala, pentru ca ai sageata intr-o singura directie. Adica ca arderea metanului. Arderea metanului are loc intr-un singur sens, daca vrei sa realizezi reactia [globala] inversa de formare de metan si oxigen din CO2 si apa, apoi iti trebuie cu totul alte metode total diferite decit reactia directa de ardere, nici nu stiu citi pasi si ce catalizatori trebuie pentru pasii inversi.

Referitor la formarea amoniacului pe calea Haber, am vazut pe wikipedia ca si reactia inversa e posibila in conditiile in care are loc sinteza amoniacului si ca o constanta de echilibru poate fi definita si nu e teribil de mare/mica. (sursa: http://en.wikipedia.org/wiki/Haber_process )

Probabil poti conduce procesul de formare a amoniacului din azot si hidrogen (conform reactiei globale scrise de tine) cu cine stie ce catalizatori, asa incit reactia invesa sa nu fie posibila in respectivele conditii si deci sa fie corect reprezentata ecuatia doar cu o sageata de la stinga la drapta (asa cum ai scris-o tu). In acest caz, probabil tre sa indici conditiile (catalizatorii,T,p) deasupra pe sageata (asa tin eu minte ca ne putea sa punem pe sageata si conditiile de reactie).

EDIT: Daca e reprezentata doar ca o reactie unidirectionala, (adica reactia inversa nu poate avea loc in acealeasi conditii in care se desfasoara reactia directa) atunci evident ca sistemul nu va atinge niciodata o stare de echilibru chimic pe durata reactiei care are loc intr-un singur sens. Pe tot timpul reactiei procesul decurge ireversibil de la stinga la dreapta.

[chimistul]

Care credeti ca ar fi factorii care influenteaza viteza de reactie? Avand in vedere ca randamentul de conversie in amoniac este de 15% (teoretic) si 12-14% practic. Avnd in vedere conversia f mica fiecare factor trebuie sa influenteze cat mai mult spre formarea de amoniac. Pareri?

[florin_try]

Reactia era:
[tex]N_2(g)+3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g)[/tex]

1. cresterea persiunii favorizeaza reactia directa si conversii mai mare in amoniac.
2. folosirea de catalizator reduce timpul in care se ajunge la echilibru, dar nu pozitia echilibrului
3. Reactia degaja caldura, deci cresterea temperaturii nu e benefica, temperaturi de 300grade sunt optime.
4. Entropia de reactia scade (din 4 moli de  gas se obtin numai doi) insa asta nu stiu ce inseamna in termeni de cum influienteaza echilibru.
5. Pentru o anumita presiune data, conversia in amoniac e maxima daca reactantii sunt amestecati in cantitati stoechiometrice.
6. Si multe multe alte chestii ingineresti pe care doar inginerii le stiu si le intilnesc in mod practic (ce am scris eu mai sus e teoretic si scolaresc la nivel de manuall liceu; nicidecum detalii de inginerie).

[chimistul]

Salut!

Un raspuns foarte bun! As mai face insa cateva completari

1. presiunea mai mare implica si mai multe molecule in acelasi volum, ciocniri eficiente etc
2. folosirea unui catalizator reduce foarte mult energia de activare necesara reactiei chimice
3. cresterea caldurii este benefica pana la punctul in care datorita cresterii temperaturii viteza de reactie creste si per ansamblu conversia creste. temperaturi de 350-380 grade sunt optime
4. entropia scade dar scade si presiunea deci e favorizata reactia directa
5. pentru o presiune data conversia e maxima daca H2 este putin peste stoechiometrie pentru ca reaactia este ciclica adica recationeaza se separa o parte din amoniacul format si gazele ramase se amesteca cu gaz de sinteza proaspat( H2+N2)
6. mai sunt intr-adevar chestii ingineresti cum ar fi separarea cat mai eficienta a amoniacului format, indepartarea sau racirea gazului in coloana de sinteza cat mai eficienta, recuperarea caldurii, etc