Pytanie:
Dlaczego N₂ reaguje z O₂ tworząc NO w wysokich temperaturach?
Nick
2014-12-14 01:22:01 UTC
view on stackexchange narkive permalink

To również rodzi pytania, które mam na temat procesu Habera, który wytwarza amoniak ($ ​​\ ce {NH3} $) z azotu cząsteczkowego ($ \ ce {N2} $) i wodoru ($ \ ce {H2} $).

Wielokrotnie słyszałem, że wiązanie między dwuatomowym azotem jest jednym z najsilniejszych w przyrodzie, ponieważ jest to potrójne wiązanie kowalencyjne, które wypełnia powłoki walencyjne obu atomów.

Rozumiem, że w wysokich temperaturach można zerwać to wiązanie, ale nie rozumiem, dlaczego powstałe atomy azotu nie powrócą po prostu do swoich poprzednich wiązań, gdy temperatura się ochłodzi.

Na przykład, przeczytałem, że piorun może spowodować taką reakcję: $ \ ce {N2 + O2 -> 2NO} $

Dlaczego atomy nie miałyby wrócić do swoich pierwotnych wiązań, skoro byłyby bardziej stabilne w ten sposób? Czy tworzenie więzi jest bezkrytyczne przy wysokich poziomach energii? Całkowicie losowe i zależne od szczęścia?

Dwa odpowiedzi:
DavePhD
2014-12-15 23:58:35 UTC
view on stackexchange narkive permalink

$ \ Delta G = \ Delta H - T \ Delta S $

W przypadku $ \ ce {N2 + O2 -> 2NO} $, $ \ Delta H $ i $ \ Delta S $ są dodatnie, więc reakcja jest korzystna termodynamicznie w wysokiej temperaturze (na przykład przy wyładowaniach atmosferycznych), ale nie w niskiej temperaturze.

Jeśli temperatura spadnie do temperatury pokojowej po utworzeniu NO, termodynamicznie korzystne jest, aby NO rozkładał się na azot i tlen.

Jednak fakt, że NO jest niestabilny w temperaturze pokojowej, nie mówi nam nic o szybkości reakcji rozkładu. W rzeczywistości było interesujące 40-letnie badanie pokazujące bardzo mały rozkład NO zamkniętego w szklanych probówkach w tym okresie. Obliczenia autorów pokazują, że bez katalizatora skala czasu rozkładu mogłaby wynieść 10 $ ^ {29} $ lat!

Więc NO wraca do N2 i O2 po powrocie temperatury?
W atmosferze ziemskiej NO utworzony przez piorun reaguje z O2, tworząc NO2, który następnie tworzy HNO3. Zatem w naszym środowisku żaden NO nie wraca do N2 i O2, ponieważ reaguje z większą ilością O2, zanim to się stanie.
Marlo Stanfield
2014-12-16 06:01:15 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Proces Habera zwykle wykorzystuje katalizatory metalowe, aby pomóc zrywać wiązania. Działa w ekstremalnie wysokich temperaturach i ciśnieniach, wystarczających, aby wywołać obawy, że pęknie stalowe naczynia. W tych warunkach złamanie $ \ ce {N2} $ i $ \ ce {H2} $ może się zdarzyć i ma miejsce. Prawdą jest, że wiązanie azot-azot jest zerwane, ale kiedy to nastąpi, szybko powstaje amoniak.



To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...