Conceptos Básicos
En Este Artículo, Anderá Sobre El Proceso de Haber e Certain Importação, Así Como Sobre Su Cinécica, Termodinámica y mecanismos.
Temas Tratados en otros artíclos
- Compreenda, La Glucólisis
- ExplicAción del Ciclo del Ácido Cítrico
- Fotosíntese
- Plegamiento de proteínas
- ETAPA DEMPARMINANTE DE la Velocidad
¿Qué es el proceso de Haber?
El Proceso Haber ES UN MÉTODO INDUSTRIAL DE REACCION DL NITRÓGENO y El Hidrógeno Gaseosos Para Produto Amoníaco. Estequiométrico, Implica Un mol de nitrógenogeno diatómico y Tres moles de hidrógeno diatómico por dos moles de amoníaco.
Ecuación del Proceso de Haber: N2 + 3h2 → 2NH3
Muchos químicos llaman al proceso de Haber una forma de «fijación del nitrógeno», es decir, la conversión del nitrogeno gaseoso en usa forma químicamente más Útil. En La natalaleza, Los Microorganismos denominados diazótrofos Realizan la fijación del nitrógeno, lo que contribuye al ciclo del nitrógeno e los sistemas ecológicos. El Nitrógeno, por supuesto, ES UNO de Los Elementos Fundamentales de la Vida Biológica y forma parte importante de las proteínas y los Ácidos Nucleicos.
El Nitrógeno, enforma de Amoníaco, También Tiene Importancia En Sin Embargo, um pesar que el nitre nitregenogeno diatómico es elas atmosférico más abundante, su falta de reactividad dificultta su Aprevechamiento por parte de los químicos.
Em 1909, El Químico Alemán Fritz Haber Hizo Historia Científica Al Demostrar La Síntese de Amoníaco Um Partir de Nitrólodos Atmosférico e Hidrógeno. Más Tarde, en 1911, El Método Fue Mejorado Significativa por Otro Químico Alemán, Carl Bosch, Lo que Hizo Que la Reacción fure más eficiente Para la Industria. COMO RESULTADO, CUANDO SE REALIZA HOY EN DIA, MUMOS SE REFIEREN AL MÉTODO COMO EL PROCESO HABER-BOSCH.
Fritz Haber (1918). Fonte.
Gracias A Los Trabajos de Haber Y Bosch, El Amoníaco pude sintetizarse ahora fáccibilment para diversas diversas importantes, como fertilizantes, explosivos, tecnología de refrigerador e productos Farmacéuticos.
Pero, Não exato Echemos un Vistazo Más de Cerca a la química física que hay detrás de la reacción.
La Cinécica del Proceso de Haber
Si El Nitrógeno Gaseoso es Tan Inerte, Cómo Consigui Fritz Haber Hacerlo Reaccionar? Para Superar la no Reactividad del Nitrógeno, El Proceso de Haber implicações dos fatos importantes. El Primer Issue ES UN CATALIZADOR EFAFAZ.
Casi Siempre se Utilizan Metales de Transición Para Catálise El Proceso de Haber. Los Químicos Industriales Suelen Utilizar Magnetita, un óxido de hierro (Fe3O4), con Pequeñas cantidades de hidróxido de Potasio (koh). Catalizadores de Otros Comunes Son Los Óxidos de Cromo y Osmio.
Mecánicamente, El Catalizador Debe Unirse Al Fuel Nitrógenogeno. Esto Permite que El Hidrógeno se una um través de los aprimora o nitrólico hasta que é a se sature por conclito, productieto amoníaco. Sin esta unión essential del Catalizador, El Nitrógeno Permanece Inerte y Poco Reactivo, Sin Produir Prácticamente Amoníaco.
El Segundo Issue para Consideguir Que El Nitrógeno Reaccione Está Relacionado con la Presión. Concretamento, Las Presions Más Altas Indican Más Colisiones Moleculares, Lo que aumenta la Velocidad de Reacción. COMO Resultado, Las Industrias Tienden A Realizar El Proceso de Haber A Presioções Las Más Altas Posibles, um Menudo superiores a 200 atmósferas.
La Termodinámica del Proceso de Haber
CON O SIN CATALIZADOR, LA REACCION QUE produz AMONÍACO ES ESPONTÁNEA (∆G <0). Esto se debe um aspecto basic de la química física: La Cinécica y la Termodinámica de Una Reacción Suelen ser Independentes Entre Sí. Aunque podamos intuir que una reacción muy favorecida termoDodinámicamente se produz más rápido que otra menos favorecida, existe excepciones. El Proceso de Haber es Una de Ella: Una Reacción con una terrodinámica favorável pero una cinética increitlement lenta.
Aside de la Espontaneidad, También Podemos Observar que La Reacción Tiene Un Cambio Negativo en la entropía (∆S <0). Específicos, Vemos que Cuatro Moles de Fuel Reactante Produce do Moles Moles de Fuel ProductO.
N2 + 3H2 → 2NH3
Una Reducción de Los Moles de Fuel Indica Que Nuestro Sistema Tiene Menos Microestados Posibles, Lo Que Indica Una Disinución de la Entropía. También Podemos justificativo El Cambio Negativo Diciendo Que Menos Moléculas de Fuel Significativo Más «Desorden».
Para que você reaCión mare Espontánea, um Pesar de la de Disinución de la Entropía, nuestra reacción debe tener una entalpía decreciente. ESTE ESFECTIVAMENTE EL CASO: EL PROCESO DE HABER ES EXOTÉRMICO (∆H <0). Según La Definición de Energía Libre de Gibbs, La Espontaneidad Debe Aumartar A Medida Que Disinue La Temperatura. Dicho de Otro Modo, La Disinución de la temperatura hace que ∆S maros Menos significativo, hacieso que ∆G Sea Más Negativa:
∆G = ∆H – T∆S
(En estea Ecuación, t indica la temperatura a la que tiene lugar la reacción)
Estoneno importantes implicações para a temperatura excellent a la que llevar a cabo el proceso de Haber, como observação observada e siguiente sección.
Las Profedades de Equilibrio del Proceso Haber
Como Acabamos de Ver, El Proceso de Haber Es Exotérmico y Aumenta la Espontaneidad A Temperaturas Más Bajas. CON ESTA ENFERMACION, LOS QUMICOS PUEDEN AUMUMAR EL RENDIMIENTO DE LA REACCION BAJANDO LAS TEMURATURAS. La Explicación de Este Fenómeno Se Basa en Los Principios del Equilibrio químico.
Debido a la exotermicidad, Podríamos decir que el calor sirve como «producto» de la reacción. Según El Principio de L’Artelier, Podemos Desplazar El Equilibrio de Una Mezcla de Reacción Algum Saúde El Sistema A Una Tensión. La Reacción responde eloces en la Al Enfriar La Mezcla, «Quitamos» Calor, y El Sistema Contrarresta Esta Tensión Productiendo Más Merchandise. Como, obtenos más amoníaco a temperatura más bajas.
Sin Embargo, Si Bajamos Demasiado la temperatura, La Cinécica de Nuestra Reacción Declarado, ya que las molécas no se mueven tan rápido. Para Llegar, um equilíbrio da ONU, Los Químicos Industriales Suelen Fijar la temperatura de Reacción del Proceso Haber En 450-500 ° C.
El proceso de Haber completo
Ahora que Conocemos La Química física, VEAMOS EL PROCESO CONCLUTO.
Una cosa que se pude observar es que o gás dihidrógeno no se introduce diretoria em el sistema. En su Lugar, el metano (1) y el aqua (2) reaccionan para produtir hidrógeno dentro del sistema (3). Posteriormente, el oxigeno y el nitrenogeno gaseoso entran en el sistema (4), os gêneros Más Hidrógeno a Partir del Metano (5). EN Ambas Reacciones Se forma monóxido de carbono como subproducto.
Entra Más Vapor de Agua en els Sistema, que oxida al monóxido de carbono e convierte en dióxido de carbono (6). Este Dióxido de Carbono Venda Enonces (8), Productiendo Una Mezcla de Nitrólodes y Fuel Hidrógeno.
ESTA MEZCLA DE GASES SE COMPRESSO A MÁS DE 200ATM (7) Y SE PRECALIENTA A ~ 500 ° C (9). A continuação, La Mezcla calentada y Presurizada Entra en La Cámara de Reacción, Provista del Catalizador de Metallic de Transición (10). SE produz Una Cierta Cantidad de Amoníaco, que Destila Haciendo Pasar Una Camisa de Agua Fría Sobre La Mezcla de Reacción (11). De Este Modo, El Fuel de Amoníaco Se Condensa y Se Convierte en Líquido, Que Se Evacúa del Sistema (13).
ES IMPRERMENTE DESTACAR QUE EN LA PIRIMERA OPERACION, SOLO HABRÁ REACCIONADO APROXIMADAMENTO EL 15% del Nitrógeno e El Hidrógeno. El Fuel Sin Reaccionar Se Separa del Amoníaco Líquido (12) y Vuelve A entrr e la Cámara de Reacción. ALE FINAL, APROXIMADAMENTO EL 98% DE MEZCLA DE GAS Reacciona Authentic para Formar Amoniaco Después de Un Número Suficiente De Ciclos.
