Kén-dioxid – kén-trioxid átalakulás körülményei

A kén-dioxid (SO2) a kén és oxigén kapcsolódásából létrejövő dipólusmolekula, mely V alakú, és kettős kötésekkel rendelkezik. Vízben jól oldódó színtelen gáz, mely igen reakcióképes. Oxigénnel reagáltatva kén-trioxid (SO3) molekulák jönnek létre megfelelő körülmények között. (A kén-trioxid síkháromszög alakú, kettős kötésekkel rendelkező folyékony anyag, vízzel reagálva kénsavat képez.)

A reakció egyenlete a következő:

2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g)

A reakcióhő kisebb, mint 0, ezért a folyamat a felső nyíl irányában exoterm.

Az ipar számára fontos, hogy gyorsan, és lehetőleg minél olcsóbban előállítsa a kén-trioxidot (pl.: kénsavgyártáshoz), ezért az egyensúlyi reakciót a felső nyíl irányában kell eltolni.

Mivel a jobb oldali anyag képződése felé exoterm a reakció, ezért a következőképpen tolhatjuk el az egyensúlyt:

  • csökkentjük az SO3 koncentrációját
  • megnöveljük az SO2 és az O2 koncentrációját (ha mindkettőt növeljük, erőteljesebb az eltolódás, mintha csak az egyiket)
  • csökkentjük a hőmérsékletet
  • növeljük a nyomást (ez utóbbi a reakciósebességre is gyorsítólag hat)

A fentiekben érvényesül a Le Chatelier – Braun elv, azaz a legkisebb kényszer elve.

Az iparban azonban igyekeznek még inkább felgyorsítani a folyamatot, ez a következőképpen valósulhat meg:

  • A reakciót nagy nyomáson, a légköri nyomás sokszorosán hajtják végre.
  • Közepes hőmérsékletet használnak, bár itt a hőmérséklet szempontjából gyengébb az eltolódás, mintha jelentős hűtésen esne át a reakció, viszont a reakciósebességet gyorsítani tudják. Az a hőmérséklet, ahol a reakciósebesség és az eltolódás is még optimális értéket mutat kb. 400-500 C°.
  • A harmadik metódus a reakció felgyorsítására a katalizátor használata. A katalizátor maga nem alakul át, a reakció kiindulási anyagait és végtermékét nem változtatja meg, mindössze egy alternatív reakcióutat nyit meg, ahol a reakció sokkal gyorsabban,

általában jóval alacsonyabb energiaszinten végbemehet. A kén-dioxid – kén-trioxid átalakulás egyensúlyi reakciójában vanádium-pentoxidot (V2O5) használnak katalizátor gyanánt.

Hasonló

  • Fehér és vörös foszfor

    A foszfor az V. vagy másként nitrogéncsoport eleme, 3 párosítatlan vegyértékelektronnal. A foszforatomok stabilis π-kötéseket nem tudnak kialakítani, mivel atomsugaruk nagyobb, mint a nitrogéné, elektronegativitásuk viszont kisebb. A foszfor gőzeiben négyatomos, tetraéder alakú molekulákat hoz létre (P4), egyszeres kovalens kötések vannak az atomok között a molekulában. A foszfor esetében is beszélhetünk allotrop módosulatokról. Allotrópiának nevezzük…

  • Molekularácsos anyagok

    A szilárd kristályos anyagokat négyféle rácsszerkezet alkothatja, ezek egyike a molekularács. Molekularács: rácspontokon molekulák vannak molekulákon belül az atomok között kovalens kötés, a rácsban a molekulák között másodrendű kötések alakulnak ki (hidrogénkötés, dipol-dipol kölcsönhatás, diszperziós kölcsönhatás) áramot nem vezetik A molekularácsos kémiai anyagok többféleképpen csoportosíthatóak, jelentős különbségeket találunk az apoláris és poláris anyagok között. Az…

  • A grafit és a gyémánt összehasonlítása

    A periódusos rendszer IV. főcsoportját első eleme után széncsoportnak nevezzük. A szén négy vegyértékelektronnal rendelkezik, szerkezetének köszönhetően gyakorlatilag megalapozat a szénalapúnak is nevezett földi életet. Gyakorlatilag minden szerves anyagban megtalálható, a szén ilyenfajta vegyületeivel a szerves kémia foglalkozik. A természetben 3 izotópja fordul elő, a 12-es, 13-as, és 14-es, a 12-es fordul elő döntő többségben,…

  • Az elemek allotrópiája

    A szervetlen kémia számos olyan elemmel is foglalkozik, melyeknél megkülönböztethetünk ún. allotropikus változatokat. Az allotrópia az a jelenség, amely során bizonyos elemek a külső körülmények hatására (pl.: nyomás, hőmérséklet) eltérő kristályszerkezetű és moláris tömegű módosulatokat képeznek. Nem összekeverendő a fogalom az izotópokkal, ott ugyanis az adott atom neutronszáma változik csak meg, és ebből ered a…

  • Sóoldatok kémhatása

    A savak és bázisok, valamint a kémhatás kutatásában több neves tudós is jeleskedett, közéjük tartozik például Arrhenius és Brönsted is. Brönsted megállapításai szerint a fenti fogalmakat a következőképpen definiálhatjuk. Sav az a molekula vagy ion, ami protont ad le. Bázis az a molekula vagy ion, ami protont vesz fel. Azokat a reakciókat, melyekben protonátadás (hidrogénion…

  • Geometriai és optikai izoméria

    A térizomerek azonos konstitúciójú, de eltérő térbeli elrendeződésű molekulák. Egyik fajtája a geometriai, másik az optikai izoméria. Adott konstitúció esetén is előfordulhat, hogy többféle molekuláról van szó. Az alkének molekuláiban a kettős kötésű szénatompár és a hozzá közvetlenül kapcsolódó négy atom mindig egy síkban van. A molekula két részlete a kettős kötés mentén nem fordulhat…