Encontre a nova equação global de velocidade supondo que a etapa controladora é de fato a reação na superfície, mas que o vapor de água também pode sofrer quimiossorção reversível nos sítios ativos do catalisador.

Passo 1

Vamos lá! O exercício pede para encontrarmos a nova equação global de velocidade considerando que a etapa controladora é a reação na superfície. Além disso, o vapor de água pode sofrer quimiossorção reversível nos sítios ativos do catalisador. Para resolver isso, vamos precisar entender sobre cinética de reações superficiais e isoterma de adsorção, especialmente a isoterma de Langmuir.

Passo 2

Primeiro, vamos pensar na quimiossorção reversível do vapor de água no catalisador. Isso significa que as moléculas de água se adsorvem (grudam) nos sítios ativos do catalisador e também podem se desadsorver (sair) de volta para a fase gasosa. Podemos representar esse equilíbrio usando a isoterma de Langmuir, que nos ajuda a relacionar a concentração de água na superfície do catalisador com a pressão parcial ou concentração na fase gasosa.
A isoterma de Langmuir é dada por:
Onde:
  • é a fração de sítios ocupados pela água.
  • é a constante de adsorção.
  • é a pressão parcial da água.

Passo 3

Agora, vamos considerar que a reação na superfície é a etapa controladora, ou seja, o passo mais lento que determina a velocidade global da reação. A velocidade da reação pode ser expressa em função da fração de sítios ocupados :
Onde é a constante de velocidade da reação na superfície.

Passo 4

Substituindo a expressão da isoterma de Langmuir na equação da velocidade, temos:
Isso nos dá a equação global de velocidade que leva em conta a quimiossorção reversível da água no catalisador.

Resposta

A nova equação global de velocidade é:

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Constantes a :
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