Para remover os óxidos de azoto do gás de escape de automóveis, foi proposto um sistema que utiliza o monóxido de carbono (não queimado) para reduzir o monóxido de azoto sobre partículas de catalisador nos tubos de escape dos carros, de acordo com a reação NO + C O P(N2, C O2). Resultados experimentais indicam que a velocidade de reação é representada por:
(-r N O)=k PN O PC O[1+K1 PN O+K2 PC O]^2
Considere: k=k3 Ct^2 K1 K2
Em que K1 e K2 são constantes de equilíbrio de adsorção em que intervêm o NO e CO, respectivamente.
b) Um investigador pensa que seria viável realizar a reação com um excesso de CO de forma a minimizar o volume do reator catalítico. Você concorda com tal sugestão? Explique.

Passo 1

Beleza, o enunciado tá dizendo que queremos usar CO pra reduzir NO num catalisador e que a velocidade dessa reação, em termos de pressões parciais, é dada por
(-rNO) ;=;k,PNO,PCOl[,1 + K1,PNO + K2,PCOr]^2
Eles ainda dão que , mas o ponto principal é: o pesquisador quer jogar CO em excesso pra “minimizar o volume do reator catalítico”. A matéria aqui é Cinética heterogênea, especificamente o modelo de Langmuir–Hinshelwood para reação na superfície do catalisador. Para entender se isso funciona, precisamos ver como a velocidade varia quando fica muito alta.

Passo 2

Primeiro, vamos analisar a expressão da velocidade. Escrevendo de novo:
(-rNO) = k,PNO,PCOl(1 + K1PNO + K2PCOr)^2
O que a gente faz é olhar o comportamento quando cresce muito (ou seja, ).

Passo 3

Quando 1 + K1PNO + K2PCO ;approx; K2PCO é muito grande, dentro do colchete l(1 + K1PNO + K2PCOr)^2;approx;(K2PCO)^2 = K2^2,PCO^2 o termo dominante é (-rNO) ;approx; k,PNO,PCOK2^2,PCO^2 ;=;k,PNOK2^2,PCO , porque é o que cresce sem limite. Logo:
Substituindo isso no denominador ao quadrado, dá
Então a taxa fica, para grande,
Repara que aparece um embaixo: ou seja, quanto mais CO, menor o valor de . A velocidade cai como .

Passo 4

Isso quer dizer que existe um ponto ótimo de onde a taxa é máxima; depois disso, encher de CO só atrapalha, porque o CO “se liga demais” ao catalisador, ocupando os sítios e bloqueando o NO. É o clássico caso de inibição por excesso de reagente na cinética de Langmuir–Hinshelwood.

Resposta

Não concordo: excesso de CO faz a velocidade de reação cair ( para grande), exigindo até mais volume de catalisador para atingir a mesma conversão.

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