Question

Questão 01:

Uma solução é uma mistura homogênea formada pela combinação de um soluto e um solvente conforme esquema abaixo:



.



O ponto de saturação é alcançado quando atingimos o limite máximo de solubilidade. O gráfico abaixo mostra a solubilidade (S) de um determinado sólido em água em função da temperatura (t).







Baseando-se nos dados do gráfico, considere uma mistura contendo de 10 g do sólido em 25 g de água, a uma temperatura inicial de 70 ºC que foi deixada para esfriar lentamente e com agitação até atingir a temperatura de 30 ºC.



1) Teremos corpo de fundo nessa nova condição?

2) Qual seria a sua massa?





Questão 02:

Dizemos que o sistema atingiu o equilíbrio químico quando a velocidade da reação direta se iguala à velocidade da reação inversa. Assim, as concentrações dos participantes da reação não se alteram. É uma situação de equilíbrio dinâmico (RUSSEL, 2012).

Fonte: RUSSEL, J. B. Química Geral, Vol. 1. São Paulo: Makron, 2012.



O processo de Haber-Bosch (por vezes, designado simplesmente como processo de Haber) é um procedimento industrial de obtenção de amoníaco a partir de diazoto e di-hidrogénio no estado gasoso. Pelo desenvolvimento deste processo e pela sua industrialização, os químicos alemães Fritz Haber (1868 – 1934) e Carl Bosch (1874 – 1940) foram galardoados com o Prêmio Nobel de Química, respectivamente, em 1918 e 1931.

A síntese do amoníaco pelo processo de Haber-Bosch pode ser resumida na seguinte equação química:



Você deve indicar as fórmulas constantes de equilíbrio em termos de concentração e de pressão. É possível maximizar a produção de amoníaco? Explique como isso pode ser feito.

Answer 1

Resposta:

eu tb estou precide ajuda

Answer 2

Para a questão 1, teremos 5 g de corpo de fundo nas condições apresentadas. Para a questão 2, é possível maximizar a produção de amoníaco a partir de três ações diferentes: diminuindo a pressão, diminuindo a temperatura ou retirando o amoníaco do sistema assim que ele é produzido.

Para responder corretamente a questão, é necessário aprender mais sobre soluções (questão 1) e deslocamento de equilíbrio (questão 2). Iremos tratar de cada questão separadamente.

Soluções

Em uma solução, temos dois componentes principais:

• Soluto - é a substância, normalmente em menor quantidade, que será solubilizada. A solução formada levará o nome do soluto.

• Solvente - é a substância, normalmente em maior quantidade, que solubilizará o soluto.

A solubilidade do soluto em um determinado solvente varia em função da temperatura. Essa variação é expressa a partir da curva de solubilidade, que indica a solubilidade do sal (normalmente em g soluto/100 g solvente) em função da temperatura.

Baseado nisso, em relação a questão 1, primeiramente, através do gráfico fornecido, devemos observar a solubilidade do referido sal em 70 e em 30ºC. Assim, temos:

$70^{0} C === > s = 60 g/100 g H_{2} O\\\\30^{0} C === > s = 20 g/100 g H_{2} O$

Como temos inicialmente 10 g de soluto em 25 g de $H_{2} O$, temos que fazer a equivalência para 100 g de $H_{2} O$ para, dessa forma, efetuarmos a comparação. Para isso, utilizaremos uma regra de três:

10 g soluto ------------- 25 g H2O

        x        ------------- 100 g H2O

$25.x=10.1000\\\\25.x=1000\\\\x=\frac{1000}{25}\\ \\x = 40 g$

Assim, inicialmente temos 40 g de soluto para cada 100 g de água. Dessa forma, como a solubilidade à $30^{0}C$ é menor, podemos concluir que teremos corpo de fundo, de cerca de 40 - 20 = 20g de soluto para cada 100 g de água. Como temos apenas 25 g de água, fazemos uma segunda regra de três para calcular a massa de corpo de fundo:

20 g soluto -------------100 g H2O

        x        -------------  25 g H2O

$100.x = 20.25\\\\100.x=500\\\\x= \frac{500}{100}\\ \\x=5 g$

Deslocamento de equilíbrio

Em linhas gerais, o deslocamento de equilíbrio é uma manifestação natural da reação química com o objetivo de manutenção do seu equilíbrio químico após uma perturbação na mesma.

Segundo o químico francês Henry Louis Le Chatelier, deslocamento de equilíbrio é uma situação em que uma reação química é deslocada (para o sentido direto - direita -  ou para o sentido inverso - esquerda) quando submetida a uma perturbação externa. Esse é o princípio de Le Chatelier, que rege o deslocamento de equilíbrio.

Assim, os seguintes fatores podem afetar o equilíbrio de uma reação:

• Concentração - Se a concentração de um reagente for aumentada (ou a de um produto diminuída), o equilíbrio será deslocado no sentido de formação de mais produtos (ou seja, para a direita). Caso a concentração do reagente seja diminuída (ou do produto aumentada), o deslocamento será para a esquerda.

• Pressão - O aumento da pressão deslocará o equilíbrio no sentido de maior volume (maior número de mols), enquanto que a diminuição da pressão terá o efeito inverso. Aplicável para reagentes ou produtos gasosos.

• Temperatura - Para uma reação endotérmica (ΔH > 0), o aumento da temperatura deslocará o equilíbrio no sentido de formação de mais produtos. Já em uma reação exotérmica (ΔH < 0), será a diminuição da temperatura que deslocará o equilíbrio para a direita.

Dessa forma, a partir da descrição dos fatores que alteram o equilíbrio acima, como a reação em questão é de natureza exotérmica (ΔH < 0), onde temos um volume maior de gases nos reagentes (4 mols) em comparação com os produtos (2 mols), as seguintes ações deslocariam o equilíbrio para direita, maximizando a produção de amoníaco ($NH_{3}$):

• Retirada de $NH_{3}$ do sistema assim que ele é produzido (variação da concentração);

• Diminuição da pressão (variação da pressão);

• Diminuição da temperatura (variação da temperatura);

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