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 +
. Resultados experimentais indicam que a velocidade de reação é representada por:
Considere:
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.
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
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:
O que a gente faz é olhar o comportamento quando
cresce muito (ou seja,
).
Passo 3
Quando
é muito grande, dentro do colchete
o termo dominante é
, 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.