Explique por que a equação de velocidade encontrada anteriormente seria alterada caso o vapor de água, que não participa da reação global de transformação de tolueno e hidrogênio em benzeno e metano, pudesse adsorver no catalisador.
Passo 1
Beleza, vamos começar resumindo o que a questão está pedindo. A gente tem uma equação de velocidade para uma reação que transforma tolueno e hidrogênio em benzeno e metano. A pergunta quer saber por que essa equação de velocidade mudaria se o vapor de água, que não participa diretamente dessa reação, conseguisse se adsorver no catalisador. Então, vamos precisar entender sobre cinética química, catalisadores e o fenômeno de adsorção para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é uma equação de velocidade. Ela descreve como a velocidade de uma reação química depende das concentrações dos reagentes. No nosso caso, a reação é:
Essa equação geralmente assume que os reagentes estão interagindo diretamente no catalisador sem interferência.
Passo 3
Agora, vamos falar sobre adsorção. Adsorção é o processo pelo qual moléculas de uma substância (adsorvato) se ligam à superfície de um sólido (adsorvente), neste caso, o catalisador. Quando uma molécula é adsorvida, ela ocupa um sítio ativo na superfície do catalisador.
Passo 4
Se o vapor de água, que não participa da reação, consegue se adsorver no catalisador, ele vai ocupar alguns dos sítios ativos disponíveis. Isso significa que há menos sítios disponíveis para o tolueno e o hidrogênio se ligarem e reagirem.
Passo 5
Com menos sítios ativos disponíveis para os reagentes, a taxa de reação diminui. Isso porque a velocidade da reação depende da disponibilidade de sítios para que as moléculas reagentes se encontrem e interajam. Então, o vapor de água atua como um inibidor, diminuindo a velocidade da reação.
Passo 6
Matematicamente, isso pode ser representado ajustando a equação de velocidade para incluir a concentração de vapor de água adsorvido. A nova equação mostraria uma relação negativa entre a adsorção de água e a velocidade da reação.
Resposta
Assim, a equação de velocidade original seria reduzida devido à competição dos sítios ativos no catalisador pelo vapor de água, resultando em uma menor taxa de reação.
Exercícios relacionados
Deseja-se realizar o dimensionamento de um reator catalítico do tipo PBR, isotérmico, sendo alimentado por uma corrente de
, a 5 atm e
. A alimentação será constituída de hidrogênio (A) e etileno (B) nas proporções estequiométricas. Determine a massa de catalisador necessária para que a pressão parcial de etano © na saída do reator seja 1,6 atm.
Constantes a :
Constantes a
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.
Indique a fórmula de estrutura e, nos casos em que for possível, outro nome dos seguintes compostos: ácido 4-etil-2-metil-octanóico;
Indique a fórmula de estrutura e, nos casos em que for possível, outro nome dos seguintes compostos: ácido adípico;