Suponha que após atingir o equilíbrio químico, a energia livre de Gibbs padrão desse sistema seja igual a -35,0 kJ e dado Δ G = Δ G⁰ + RTlnK, determine a constante de equilíbrio K; b) A amônia é uma molécula muito presente no nosso dia-a-dia e com grande valor industrial, sendo amplamente utilizada na agricultura. Um dos métodos utilizados para a suasíntese é o método Haber-Bosch, que consiste na seguinte reação: N2 + H2 ⇌ NH3. Esse método foi utilizado em escala industrial pela primeira vez na Primeira Guerra Mundial para a produção de explosivos. A fim de obter um melhor rendimento, essa síntese foi testadaa diversas temperaturas, pressões e catalisadores. c) Essa síntese tem melhor rendimento ao ser realizada a altas ou a baixas pressões? justifique.
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No equilíbrio, dG = 0, assim:
dG° = - RT ln k --> Supondo que a energia livre de Gibbs padrão ocorre em 25,00 °C, temos:
ln k = (- dG°/RT) --> T = 298,15 K e R = 8,3145 J K^-1 mol ^-1
Assim:
ln k = - (35000 J mol^-1)/(8,3145 J K^-1 mol ^-1 * 298,15 K)
Portanto, K = 7,384 10^-7
Sobre a síntese de Haber:
N2(g) + 3H2(g) <--> 2NH3(g) (Balanceada)
Já que a questão pede apenas uma análise sob a óptica da análise de pressão, então:
A compressão da mistura em equilíbrio tende a deslocar a reação na direção que possui menor número de moléculas de gás. Temos que os reagentes possuem 4 moléculas de gás, enquanto os produtos possuem 2 moléculas de gás. Portanto, em altas pressões a síntese de amônia será privilegiada, visto que o equilíbrio será deslocado na direção de menor número de moléculas de gás, em outras palavras, na direcão da formação de amônia.
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