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Grau de dissociação térmica

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Grau de dissociação térmica Empty Grau de dissociação térmica

Mensagem por Adam Zunoeta Qua 23 Nov 2011, 21:02

(E.E.MAUÁ) Num recipiente fechado, indeformável e a uma dada temperatura, aquece-se 0,4 mol de NH3.
Estabelecido o equilíbrio:

Grau de dissociação térmica 39263435

verifica-se que há 0,3 mol de hidrogênio no sistema. Calcule o grau de dissociação térmica do NH3 naquela temperatura.

Dados:

Massas Atômicas:

H=1

N=14

Gabarito:

50%
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Grau de dissociação térmica Empty Re: Grau de dissociação térmica

Mensagem por rihan Qui 24 Nov 2011, 04:01

Adam,

Não sei qual é sua dúvida...

Mas Vamos Lá !


1) Dados:

"...recipiente fechado, indeformável..." = Volume Constante

"...a uma dada temperatura..." =Temperatura Constante

2 NH3 <---> 1 N2 + 3 H2

ninicial(H2) = 0,3

2) Pede-se:

Grau de Disassociação Térmica do NH3

3)Sabendo-se:

Grau de Disassociação (Térmica) : α mdissociados/minicial = ndissociados/ninicial

4) Tem-se:

As proporções estequiométricas:

0,4 ----------------------------0 -----------------------0

0,4 - 2x ----------------------1x ----------------------3x

??????? ----------------------???---------------------0,3

3x = 0,3

x = 0,1 0,4 - 2(0,1) = 0,2

0,2 ----------------------------0,1--------------------0,3

α = ndissociados(H2)/ninicial(H2) = (0,4-0,2)/0,4 = 0,2/0,4 = 1/2 = 0,50 = 50/100 = 50%


Qual foi sua dúvida ???
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Grau de dissociação térmica Empty Re: Grau de dissociação térmica

Mensagem por Adam Zunoeta Qui 24 Nov 2011, 07:03

2NH3 ---->N2+3H2

0,4----------0-----0 ----> Início

2x-----------x-----3x ----> Reage/Forma

0,4-2x-------x------3x ----> Equilíbrio

1) A tabela não seria assim?

2) O fato de o volume ser constante implica dizer que todas a quantidade de mols dos reagentes e dos produtos serão divididos por V ?

Exemplo:

[NH3=n(NH3)/V

[N2]=n(N2)/V

[H2]=n(H2)/V

Pensei que tivesse que achar o V Sad
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Grau de dissociação térmica Empty Re: Grau de dissociação térmica

Mensagem por rihan Sex 25 Nov 2011, 01:20

Onde houver gases impera a lei dos gases perfeitos !

PV = nRT

Perceba que são 4 variáveis: P, V, T, n

E uma constante: R

Para se saber qualquer uma das 4 variáveis, precisamos dos valores das outrasde outras 3...

O problema só dá "n"...

É só uma continha de "chegar", não precisa nem de "equações"...

Eu coloquei só para fazer o passo-a-passo.

No mundo real esses problemas são bem diferentes...

As constantes não são determinadas pelos coeficientes estequiométricos !

São feitas experiências e através delas sabemos os expoentes das concentrações.

Na maioria das vezes as reaçoes químicas seguem 4 leis.

Seja aA + bB <--> cC + dD

Ordem Zero:

VRP = k

Ordem Um:

VRP = k[X] e variações com soma de expoentes = 1

Ordem Dois:

VRP= k[X]² e variações com soma de expoentes = 2

Ordem 3:

VA = k[X]³ e variações com soma de expoentes = 3

Quando não são fornecidos tabelas, gráficos, em síntese, dados de experimentos, simplificamos e "assumimos condições ideais", aquelas que estão nos livros do EM, onde as velocidades são elevadas aos coeficientes estequiométricos dos reagentes e dos produtos.

Vou tentar mais uma vez uma simples explicação...

Vamos Lá !

Pense que temos H2 e N2 num recipiente fechado:

Grau de dissociação térmica ANzgcET+DSeSAAAAAElFTkSuQmCC

As moléculas dos gases estão e movimento constante e se chocando.

Para que a amônia NH3 se forme, apesar de ser o natural, é necessário que ocorra choques entre o hidrogênio e o nitrogênio.

Alé disso, que o choque ocorra na posição que favoreça a reação.

Podemos aumentar a velocidade das partículas (temperatura ), fornecendo energia (calor, radiação...)

Podemos diminuir o volume, aumentando a densidade.

Podemos colocar mais partículas.

Qualquer uma dessas providências, ou todas, aumentará a probabilidade de aumentar os choques e que esses choques ocorram de maneira favorável.

A reação é exotérmica, significando que energia é liberada em forma de calor, significando que é mais estável H e N ficarem na forma NH3 do que solitários.


Última edição por rihan em Sex 25 Nov 2011, 01:29, editado 1 vez(es)

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Grau de dissociação térmica Empty Re: Grau de dissociação térmica

Mensagem por rihan Sex 25 Nov 2011, 01:27

Grau de dissociação térmica OSkhLPPi3xL4oDQgiL4oAQwqI4IISwKA4IISyKA0IIi+KAEMKiOCCEsCgOCCEsigNCCIvigBDCojgghLAoDgghLIoDQgiL4oAQwqI4IISwKA4IISyKA0IIi+KAEMKiOCCEsCgOCCEsigNCCIvigBDCojgghLAoDgghLIoDQgiL4oAQwqI4IISwKA4IISyKA0IIi+KAEMKiOCCEsCgOCCEsigNCCIvigBDCojgghLAoDgghLIoDQgiL4oAQwqI4IISwKA4IISyKA0IIi+KAEMKiOCCEsCgOCCEsigNClbzEugAAAFJJREFUCIvigBDCojgghLAoDgghLIoDQgirIXFACBEwigNCCKuucUAICSgUB4QQFsUBIYRFcUAIYVEcEEJYFAeEEBbFASGERXFACGFRHBBCWP8PMn68EwOKojwAAAAASUVORK5CYII=

Depois de formado o gás amoníaco, podemos brincar de reverter a equação.

Basta esquentarmos, aumentar os choques e suas velocidades ou quantidades de movimento.

A cada temperatura teremos uma configuração.

Amônia se disassocia e forma hidrogênio e nitrogênio.

Nitrogênio e hidrogênio se chocam e se reassociam e formam amônia.

Passado algum tempo, a mesma quantidade que se associa é a mesma que se
disassocia, formando o que chamamos de equilíbrio dinâmico.

Se tirássemos fotos, parecia estar tudo quietinho, um tanto de amônia e um tanto de hidrogênio e nitrogênio quietinhos.

Mas se fizéssemos um filme iríamos observar associações e disassociações.

Mas de tal forma que as velocidades num sentido e no outro fossem iguais.

Na unidade de tempo considerada o mesmo número de dois pares amônia estaria sendo formado e separado.

Nesse momento e a partir dele queremos um número que nos indique como ficou a novela...

Pode ser o grau ou coeficiente de disassociação ou dissociação, pode ser a constante de equilíbrio...

Basta contarmos o que tem de um "lado" e o que tem no outro.

É muito simples... contas de "chegar" .


Última edição por rihan em Sáb 26 Nov 2011, 21:14, editado 2 vez(es)

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Grau de dissociação térmica Empty Re: Grau de dissociação térmica

Mensagem por rihan Sex 25 Nov 2011, 01:32

Grau de dissociação térmica IN9kAAAAASUVORK5CYII=

Seja essa a configuração de equilíbrio dinâmico:

Qual o  Grau de Dissociação ?

Qual Kc e Kp ?


Última edição por rihan em Sáb 26 Nov 2011, 21:15, editado 1 vez(es)

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Grau de dissociação térmica Empty Re: Grau de dissociação térmica

Mensagem por Adam Zunoeta Sáb 26 Nov 2011, 08:22

Muito bom rihan
Obrigado
Very Happy
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Grau de dissociação térmica Empty Re: Grau de dissociação térmica

Mensagem por rihan Sáb 26 Nov 2011, 10:28

Adam Zunoeta escreveu:Muito bom rihan
Obrigado
Very Happy

MAS CADÊ AS RESPOSTAS ??? :cyclops:

É O PRINCIPAL ! Neutral

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Grau de dissociação térmica Empty Re: Grau de dissociação térmica

Mensagem por Adam Zunoeta Sáb 26 Nov 2011, 14:12

Situação inicial:

H2 e N2 num recipiente fechado:

Grau de dissociação térmica 27083387

Equilíbrio dinâmico:

Grau de dissociação térmica 58957463

Legenda:

Bola azul = Nitrogênio

Bola Branca = Hidrogênio

Duas bolas brancas = H2

Duas bolas azuis: N2

1 bola azul e 3 bolas brancas = NH3

a) Qual o Grau de Disassociação ?

b) Qual Kc e Kp ?

Grau de dissociação térmica 39263435

Pela figura temos:

Situação Inicial:

20 NH3

Equilíbrio dinâmico:

16 NH3

2N2

3H2

Grau de dissociação térmica 87558437

Grau de dissociação térmica 93161037

Fiquei com dúvida na letra "b" na hora de achar o Kp :scratch:




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Grau de dissociação térmica Empty Re: Grau de dissociação térmica

Mensagem por rihan Sáb 26 Nov 2011, 17:31

(a) α = ?
A resposta pro item (a) está corretíssima ! Very Happy cheers !

α ≡ (massa dissociada)/(massa inicial).

Como a massa de uma substância é proporcional ao nº de mols, podemos escrever:

m n m = k.n α ≡ md/mo = k.nd/(k.no) α = nd/no

Como o nº de moléculas N é proporcional ao mol ou Número de Avogrado(6,02214179(30)×1023), ou a Constante de Avogrado L ou NA ( 6,02214179(30)×1023 mol−1).

n=N/NA α = Nd/No

Bastava perceber que das 20 moléculas inicias de amônia, ficaram 16 e 4 se dissociaram e formaram 2 moléculas do gás nitrogênio 6 de hidrogênio...

Então:

α = Nd/No = 4/20 = 1/5 = 20/100= 20% = 0,20

(b) Kc e Kp ???

A constante de equiíbrio Ke é definida em termos das ATIVIDADES das espécies presentes numa reação.

A constante de equiíbrio Ke PODE ser definida e calculada, em certos casos, através das concentrações molares e passa a se chamar Kc.

Em outros certos casos, Ke pode ser calculada pelas pressões parciais (fração molar) dos gases presentes na reação reversível. Aí ela passa a se chamar Kp.

Temos também outros "K"s: Ka, Kb, Kw, Kps ou Ks. O que significam ? <====?

Os "gases ideais" se comportam segundo a fantástica e simples equação:

PV = nRT (Equação de Clapeyron)

Nas CNTP (0°C = 273,15 K, 1 atm) 22,413 968 ± 0,000 020 L/mol (volume molar) de um gás perfeito contém 1 mol de moléculas, isto é, aproximadamente 6,02×1023 moléculas.

Com esse valor podemos "calcular" a constante R:

R = PV/(nT)

R = (1 atm ) . ( 22,413 968 L ) /( (1 mol) . ( 273,15 K ) )

R = 0,082057 atm.L .K−1. mol−1 .

Bem como outras constantes como F (Constante de Faraday), Unidade de Massa Atômica, Constante de Boltzman, de Planck..., a partir da carga elementar (1,602176565(35)×10−19) ou da massa do elétron (9,10938291(40)×10−31 kg).

Vamos agora de volta ao problema que lhe passei...

2 NH3 Grau de dissociação térmica 15px-Equilibrium.svg 1 N2 + 3 H2

Proporções estequiométricas: 2 : 1 : 3 ( Lei de Proust )

Das 20 moléculas de NH3:

4 se disassociaram, ficando 16

As 4 que se disassociaram SEGUEM a LEI DE PROUST ( POR ISSO É LEI !)

4 NH3 Grau de dissociação térmica 15px-Equilibrium.svg ? N2 + ? H2

Essa da pra fazer de cabeça, rapidinho...

2 : 1 : 3

4 NH3 Grau de dissociação térmica 15px-Equilibrium.svg 2 N2 + 6 H2

Mas se forem números chatos, faça assim: (note as cores...)

4 NH3 Grau de dissociação térmica 15px-Equilibrium.svg 1.4/2 N2 + 3.4/2 H2

4 NH3 Grau de dissociação térmica 15px-Equilibrium.svg 2 N2 + 6 H2

2........ : 1...... : 3

No Equilíbrio dinâmico ficamos "assim":

16 NH3 + { 4 NH3 Grau de dissociação térmica 15px-Equilibrium.svg 2 N2 + 6 H2}

Onde o que está entre chaves está constantemente num vai e vem, mas na mesma velocidade.

E escrevemos, por convenção internacional, simplificadamente assim:

2 NH3 Grau de dissociação térmica 15px-Equilibrium.svg 1 N2 + 3 H2

E fornecemos:

Kc = ... ou Kp = ...ou α = ...

T = ... ou V = ... ou P =... ou n = ...

Escolhe-se um trinca qualquer dos 4, já que PV=nRT, determina o que falta...

Onde o Kc, α , nas condições (P,V,T,n) nos diz sinteticamente como é o equilíbrio.

Vamos para o Kc:

Kc = [N2]¹[H2]³/[NH3]²

[N2] = n/V = (2/NA)/V = 2/(N]AV)

[H2] = 6/(NAV)

[NH3] = 16/(NAV)

Kc = ( 2/(NAV) )¹ ( 6/(NAV) )³/ ( 16/(NAV) )²

Kc = ( ( 2 ).( 2.3 . 2.3 . 2.3 )/16² ) * ( NAV )−2

Kc = 27/16 * 6,02.10-46 V−2

Kc = 10,15875 . 10-46 V−2

Kc = 1,02 . 10-45 mol−2V−2

A pegadinha que fiz para você foi "esconder" atrás das moléculas de amônia e nitrogênio 3 moléculas do pequenino hidrogênio ... :twisted: para ver se você os "calculava" corretamente... Rolling Eyes...

Agora o Kp !

Pela lei de Raoult a pressão total é a soma das pressões individuais.

Mantidos V e T (nosso caso) e o número de moléculas de cada espécie no equilíbrio de mantendo dinamicamente constantes, as pressões que são proporcionais ao número de mols n e por conseguinte, ao número de moléculas N, vão se manter constantes e aditivas.

Kp = (PN2)¹.(PH2)³/(PNH3

Chamando RT/(NAV) de β para escrever menos...

(PN2)¹ = Nβ = 2β

(PH2)³ = {Nβ}³ = 6³β³

(PNH3)² = {Nβ}² = 16²β²

Kp =1,6875/β²

Saudações legais, equilibradas e constantes !

PS: Não se esqueça de responder à pergunta lá de cima ! :bounce:

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