O di-hidrogénio, $\mathrm{H}_{2}(\mathrm{g})$, pode ser obtido a partir de uma reação do monóxido de carbono, $\mathrm{CO}(\mathrm{g})$, com água. Esta reação pode ser traduzida por
$$\mathrm{CO}(\mathrm{g})+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{g}) \rightleftharpoons \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g})+\mathrm{H}_{2}(\mathrm{g}) \quad \Delta H<0$$
Admita que o sistema se encontra inicialmente em equilíbrio, num reservatório fechado.
Pretende-se maximizar a produção de $\mathrm{H}_{2}$.
Preveja, justificando, se cada um dos procedimentos seguintes assegura o cumprimento do objetivo pretendido:
– diminuir o volume do reservatório, mantendo a temperatura do sistema constante;
– diminuir a temperatura do sistema, mantendo o volume do reservatório constante.
Escreva um texto estruturado, utilizando linguagem científica adequada.
Fonte: IAVE
Fonte: IAVE
Resolução do Exercício:
$$\mathrm{CO}(\mathrm{g})+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \longleftrightarrow \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{~g})+\mathrm{H}_{2}(\mathrm{~g})$$
Atendo ao princípio de Le Châtelier, a inflição de uma perturbação a um sistema químico em equilíbrio provocará neste uma reação que contrariará a perturbação infligida.
Uma diminuição no volume do reservatório, com manutenção de uma temperatura constante, conduziria a um aumento da pressão no seu interior, dado que todos os componentes da reação se encontram no estado gasoso. Pelo princípio de Le Châtelier este sistema tenderia a reagir de modo a diminuir esta pressão, no entanto devido à estequiometria da reação isto não ocorrerá. Consequentemente, não ocorrerá acréscimo ou decréscimo na produção de $\mathrm{H}_{2}$, sendo este procedimento inefetivo para o objetivo pretendido.
Por outro lado, como a variação de entalpia deste sistema químico é negativa, esta trata-se de uma reação exotérmica, ocorrendo uma intensificação da reação direta, produtora de $\mathrm{H}_{2}$, de modo a contrariar a diminuição da temperatura do sistema, caso esta seja diminuída e o volume do reservatório mantido constante. Sendo assim, o segundo procedimento efetivo para o objetivo pretendido.
Fonte: Lucas Campos