Uma decomposição unimolecular em superfície pode ser representada por três reações elementares a saber:
Adsorção reagente + superfície
reagente-superfície ka
Dessorção reagente-superfície
reagente + superfície kd
Decomposição reagente-superfície
produto k
A decomposição da fosfina
que ocorre em superfície de tungstênio é um exemplo de decomposição unimolecular.
Considerando a isoterma de adsorção escrever a lei cinética de decomposição da fosfina.
Adsorção reagente + superfície
Dessorção reagente-superfície
Decomposição reagente-superfície
A decomposição da fosfina
Considerando a isoterma de adsorção escrever a lei cinética de decomposição da fosfina.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. A gente tem uma decomposição unimolecular na superfície, especificamente da fosfina (PH₃) em tungstênio. Isso envolve três reações: adsorção, dessorção e decomposição. Para resolver isso, vamos precisar usar a teoria das isotermas de adsorção e aplicar a cinética química para encontrar a lei que descreve a taxa de decomposição da fosfina.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as três reações elementares envolvidas:
-
Adsorção: Reagente (PH₃) no gás se liga à superfície do catalisador (W) formando o complexo reagente-superfície.
-
Dessorção: O complexo reagente-superfície retorna ao reagente no gás, liberando a superfície novamente.
-
Decomposição: O complexo reagente-superfície se decompõe formando o produto.
Passo 3
Vamos agora considerar a isoterma de adsorção para relacionar a concentração de PH₃ no gás (
) com a concentração na superfície (
).
A isoterma de Langmuir é uma das mais usadas e é dada por:
onde
é a constante de equilíbrio da adsorção.
Passo 4
A taxa de decomposição (
) é proporcional à concentração do complexo reagente-superfície:
Substituindo a expressão da isoterma de adsorção:
Resposta
A lei cinética da decomposição da fosfina é: