Soru:
Haber-Bosch prosesi ile amonyak (\(NH_3\)) sentezinde demir (\(Fe\)) katalizör olarak kullanılır. \(N_{2(g)} + 3H_{2(g)} \rightleftharpoons 2NH_{3(g)}\) tepkimesi ekzotermiktir. Bu tepkimede katalizör kullanmak, belirli bir süre sonunda elde edilen \(NH_3\) miktarını (verimini) nasıl etkiler? Nedenini açıklayınız.
Çözüm:
💡 Bu soru, endüstriyel bir örnek üzerinden katalizörün verim üzerindeki etkisini sorguluyor.
- ➡️ Adım 1: Tepkime ve Katalizörün Rolü
Haber-Bosch prosesinde demir katalizörü, \(N_2\) ve \(H_2\) moleküllerinin bağlarını zayıflatarak tepkimenin çok daha hızlı bir şekilde gerçekleşmesini sağlar.
- ➡️ Adım 2: Verimin Belirleyicisi
Bu tepkime bir denge tepkimesidir. Denge tepkimelerinde verim, denge konumuna bağlıdır. Denge konumu ise sıcaklık ve basınç gibi faktörlerle değişir, ancak bir katalizörle değişmez.
- ➡️ Adım 3: Katalizörün Etkisi
Katalizör, tepkimenin dengede ulaşma süresini kısaltır. Katalizörsüz bir tepkime saatler sürebilirken, katalizörlü tepkime dakikalar içinde dengeye ulaşır. Ancak, her iki durumda da ulaşılan denge karışımındaki \(NH_3\) miktarı (verimi) aynıdır.
- ➡️ Adım 4: Pratik Anlamı
Endüstride katalizör kullanılmasının asıl amacı, zaman ve enerji tasarrufu sağlamaktır. Aynı verime çok daha kısa sürede ulaşılır, bu da üretim kapasitesini ve karlılığı artırır.
✅ Sonuç: Katalizör, tepkime verimini değiştirmez. Sadece aynı verime ulaşma süresini kısaltır.
