Ammoniaca

TEMPERATURE

190°C A

TC

TEMPERATURE MA

MOLTO BASSE →

°

È

LA Reazione REAZIONE NON

BASSE LA

| PRESSIONI ELEVATE

•

A )

FAVORITA (

CINETICA

PROPRIO

AVVIENE

INERTI influenzano L'

• gli EQUILIBRIO

← notiamo gli

Se inerti

equilibrio

la produttori dell' aumentano

osserviamo che

o luce

prodotti

diminuiscono devo che

evitare ci

questo sia

i → per

PNHÌ -2 Maj

)

fa 2 -4 2

=

✓

☐ = -

= =

} ?

pn elevati

dentro

pm ci inerti

gli

MTOT mnz.mn -1

prima

qui sono

. a

alla 2

2 quindi

poi

e a - ,

4 L' DEGLI

AUMENTO QUESTA Reazione

INERTI diminuzione

CHE CON

AVVIENE

IN UNA DEL

, RESA DI

NEGATIVO SULLA

NUMERO UN AMMONIACA

EFFETTO

PORTA

MI

MOU

DI , .

Vediamo qual è la resa dell’ammoniaca al

variare della temperatura e della pressione

in questa reazione. Otteniamo l’effetto

riportato nel diagramma. La resa diminuisce

man mano che la temperatura aumenta.

L’effetto della pressione è enorme: quando

vado a pressione atmosferica, a qualsiasi

temperatura siamo, la resa è sempre

bassissima.

Non consideriamo temperature più basse sul

diagramma, anche se la temperatura di

annullamento del delta G0 è 190 °C, perché

a temperatura così bassa la reazione non

avviene e non abbiamo un catalizzatore che

ha una temperatura di soia così bassa.

Dal

- punto tecnico

di vista della

,

chimica stiamo

industriale a

, 700°C

temperature intorno ai ,

catalizzatori

perché ci

non sono

attivi

più . 400°C

che

Il valore Max posso avere a

atm sta al

intorno 20%

100

e a .

l'

facevano Quindi

ideale

Tempo il

fa sistema la

considerare

di scrivevano

errore ,

.

equilibrio

di

costante come : 2

} - MNHÌ

PTOÌYNH

PTNH }

K =

= ?

} ?

pn Piot

pn Botha yn mnimn

-

-

.

, , t

QUESTO DICE PRESSIONE

L' HA

CHE AUMENTO DI UN

MI

[ POSITIVO

EFFETTO RESA

SULLA ALL' EQUILIBRIO . !

È

SE

MA PRESSIONE

AD IDEALE

ALTA TEMPERATURA

E BASSA

LAVORO SISTEMA NON

IL

I bassa

comportamento ideale

hanno temperatura

alta

sistemi ad

pressione

gassosi a ,

ideale

sistema considerare

lo

questo

quindi possiamo

non . }

{ PIÙ

IN

CUI

OGNIQUALVOLTA IONE PESANTI

REA

IN FARE CON CUI prodotti

HO SONO

]

CHE i

UNA

A È

VOLATILI REAGENTI SISTEMA IDEALE

DEI

MENO NON

O IL .

In mettendo piccole forma

sto molecole

insieme volatili

sistema due

questo si

e e

dobbiamo

volatile considerare IDEALITÀ

la

pesante

più NON

cosa

una meno → .

,

di costante

Nel nella considerare

ideale dobbiamo

di

sistema equilibrio

caso un non

) (

liquido

( )

anche attività fugacità

le

è è

le se un

se

in gas

o .

FNHÌ

ha

reale

Nel si f fugacità

caso : µ =

= }

fu

fnz . senti

}

☐

Piti

fi K

essendo ottiene fugacità

di

coefficiente

Nn °

si .

= = } =

: }

sina.pnf.sn

Pnz - anni

PNHÌ

K Ky

Kp kr

kp

= =

=

. i

;

% ?

sina.sn

E che

quello avevamo

ottenuto prima

l' assumendo

sistema ideale sto

il

che

quando sia

approssimazione mio

faccio l'

Questa

che Ksr

intrinsecamente è ammoniaca

1 per

cosa vera

non

= .

. t cambiare

Quando la

vado dati

pressione dai

a ,

che

vediamo

sperimentali devia

Kp

il .

Temperatura

dalla

dipende

Kp solo sistema

il

se

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il

è è

è il

non

. ,

dalla temperatura

che solo

Ko dipende

prodotto kp

. .

DGRTRT

-

K kp.kz e

= =

se P Ko

la

Kp anche

allora

cambia venia

ean , ,

solo

prodotto ) T

dipende

( dalla

che

il K

perchè ,

,

costante

deve rimanere .

basse

dalle

allontaniamo

che dall' il

Man ci Ko diminuisce

pressioni

idealità cioè

mano , , }

)

( Pnn

ha

nominato

Kr aumenta

Kp al

il deve Kp

1 compensare aumentare

< re

e

per

e . ,

che trovo

quindi più

aumenta mi sempre ammoniaca

mano

man

, .

t GIÀ

L'

IDEAUTÀ

NON

LA PRESSIONE

BENEFICO

AUMENTA CHE AVREI CASO

EFFETTO DELLA NEL

,

SISTEMA IDEALE

UN

DI .

Nell’ottocento, supponendo il sistema ideale, facevano i conti e trovando inversioni bassissimi, perché non

consideravano il Kgamma, Quindi pensavano non valesse la pena di creare un impianto che producesse

ammoniaca. In realtà non era così e ci riuscì solo Haber.

vedere nel ideale

Andiamo inerti

influenza T.pe sistema

di

l'

quindi

a , .

, Se metto a 400 °C senza inerti o

circa il 39% di resa, con gli inerti

ho circa il 25%. gli inerti danno

fastidio all’equilibrio.

Per quanto riguarda la pressione

se passiamo da 200 a 500 atm

passiamo da 38 a 60%, ma se

mettiamo gli inerti il 60% diventa di

nuovo a 40%.

deleterio

molto

EFFETTO

• DEGLI →

INERTI da dobbiamo

che

termodinamica bassa

dice stare

EFFETTO TEMPERATURA

DELLA

° a

☐

- abbiamo

Temperatura la

catalizzatore

il e

ma

,

esotermica

è

reazione molto arrivati

l'

aumento favorisce equilibrio

• EFFETTO siamo

PRESSIONE

DELLA → ne ,

atu

fino 1000

a .

È atm

PRESSIONE 250

OGGI LA .

catalizzatore La probabilità che una molecola urti con

un’altra molecola con un certo tipo di

energia e con una certa direzione

dell’urto è molto bassa, figuriamoci la

probabilità che una molecola urti con

altre tre. Per cui quando vediamo sistemi

e costituiti da più di due molecole in fase

gas, non possiamo pensare ad un

meccanismo basato su urti molecolari.

Quindi dobbiamo avere un catalizzatore

in cui l’idrogeno e l’azoto si devono prima

di tutto adsorbire. Si iniziano a creare i

gruppi NH fino ad arrivare all’NH3

adsorbito e poi NH3 desorbe.

Quindi, sul catalizzatore H2 e N2 si adsorbono, si attivano, reagiscono tra loro e si forma NH3 adsorbito e poi se

ne va, liberando il sito e fa ricominciare il ciclo da capo.

La reazione che avviene passa da azoto N2, con stato di ossidazione 0, a NH3, in cui l’azoto a stato di

ossidazione -3, l’idrogeno +1. L’idrogeno si sta ossidando e l’azoto si sta riducendo.è una reazione redox.

In questo tipo di reazione

i catalizzatori attivi sono

gli elementi di transizione.

Gli elementi di transizione

sono quelli che stanno al

centro nella tavola

periodica e, da un punto

di vista chimico, sono

gliene amenti che hanno

gli orbitali D semipieni o

semivuoti, quindi possono

assumere più stati di

ossidazione, hanno degli

orbitali D liberi, gli

elettroni si possono

muovere in questi orbitali

D. Questo li rende

interessanti per questo

tipo di reazione.

In particolare, il ferro metallico è attivo per questo tipo di reazione. Questo alfa ferro, che è una forma cristallina

del ferro metallico, si parte dalla magnetite Fe3O4, è una struttura che contiene sia il ferro due che il ferro tre.

Si chiama spinello perché la struttura cristallina e simile a una classe di minerali che si chiama spinelli. nella

foto c’è il minerale da cui si parte per arrivare il catalizzatore. Per passare dall’ossido magnetite al ferro

metallico devo ridurlo, si fa una reazione di riduzione con idrogeno. ENDOTERMICA

REATI NE

O

⑦

☒ Questa nel

faceva situ

impianti in direttamente

cioè

nei

recisione primi avvenire

si ,

magnetite reattore

reattore nel

mettevo televoto

da idrogeno

di

in si

si presenza e

a

. d'

ferro prodotto

otteneva vapor acqua

e come .

I albumina

base 20 hanno

quando

Al Kzo

di iniziato

PROMOTORI →

sono a e a

}

fare catalizzatori

questi che

naturale naturale

magnetite

la

utilizzavano essendo

, ,

,

che dal è

terreno

all' della Il

interno viene

roba

conteneva terreno in

impurezze : . ,

silicato

alluminio la

accorti quando

Si che

potassio magnesio

con usavano

genere con sono

. . .

.

, ,

magnetite sintetica laboratorio catalizzatore

quindi

fatta il fermi peggio

impurezze

in sensa amava

, .

,

,

t piccole

In queste

realtà percentuali alluminio potassio

ossido di

di promuovevano

o

,

attività catalitica

l' . \

, Attività

DELL'

PROMOTORI

I NON RESPONSABILI

SONO ,

✓ PERFORMANCE

MA DELLA FASE

MIGLIORANO Attiva

LA

da

fa 1

l' impure

» a È FERRO

Attiva

FASE

promotore LA IL

↳ È d- FERRO

catalizzatore CHE

QUESTO

IL FORMA

SI

PARTIRE MAGNETITE FERRO

QUESTO

DENTRO

A d-

DALLA , )

(

L' KZO

CIRCA 1% DI PROMOTORE

CI E

CHIMICO

STA )

( FISICO

PROMOTORE

ALUMNA

L' -2%

1 DI .

t magnetite sintetica

utilizzata la

☐ semina

È ?

QUAL Motivo

il aggiunti

questi composti vengono

di

tipi

ci ottime

due \

sono t PROMOZIONE

PROMO di

NE DI

710 TIPO CHIMICO

TIPO Fisico

t t

le proprietà

modifica

struttura