Laquelle de ces deux réactions aura lieu ?

[elingeniero]

Bonjour , je sais que l'ammoniac peut réagir avec l'oxygène de plusieurs façons différentes.
Il y a tout d'abord la combustion "classique":
4NH3(g) + 3O2(g) -> 2N2(g) + 6H2O(g) dont le delta G (à T=298.15K) vaut −1305.62 kJ · mol−1. (1)

Il existe également la réaction d'oxydation de l'ammoniaque (catalysée avec du platine/rhodium en phase solide):
4NH3(g) + 5O2(g) -> 4NO(g) + 6H2O(g) dont le delta G (à T=298.15K) vaut −942.86 kJ · mol−1. (2)

On voit que le |Delta G (1)| < |Delta G (2)|. On peut d'ailleurs vérifier que c'est toujours le cas lorsque la température atteint 1000K.
Or, dans le procédé Ostwald par exemple, on chauffe le NH3 (et/ou le Platine, je ne suis plus sûr) jusqu'à une température d'environ 1000K sous une pression d'environ 6 bars.
Dans ces conditions là, la réaction (2) se produit mais la réaction (1) ne se produit pas.

Je ne comprends pas pourquoi, alors que |Delta G (1)| < |Delta G (2)|, seule la deuxième réaction prend place.
Ce phénomène serait-il uniquement dû au fait que dans ces conditions la vitesse de la réaction (1) est négligeable devant celle de la réaction (2) ?
J'aimerais comprendre dans le détail le mécanisme à l'oeuvre et pouvoir calculer avec précision la fraction de N2 produit et la fraction de NO produite en fonction de la température.

Merci d'avance !
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[moco]

Cela doit être une question d'énergie d'activation. L'énergie d'activation nécessaire pour effectuer la réaction (2) produisant NO, est probablement inférieure à celle nécessaire pour faire la réaction (1), produisant N2.

[elingeniero]

D'accord, donc si j'ai bien compris c'est avant tout un problème de cinétique ? Ce qui se passe est donc que la réaction (2) se produit juste beaucoup plus rapidement que la réaction (1) à de hautes températures ?

[Kemiste]

Bonjour,
Si c'est une question d'énergie d'activation c'est un problème de thermodynamique. Après tu compares deux réactions dont les conditions expérimentales ne sont pas les mêmes. Dans cas tu as une catalyse et dans l'autre non. Tu orientes donc une réaction dans un cas et pas dans l'autre.

[A voir en vidéo sur Futura]

[elingeniero]

D'accord, je ne suis pas très familier avec la question de catalyseur et de l'influence des conditions expérimentales dans ce cas.
Je vais creuser de mon côté, merci de vos réponses

[moco]

Tu dis dans ton premier message que tu aimerais comprendre dans le détail le mécanisme à l'oeuvre. Ton souhait est compréhensible. Mais je crains que personne ne puisse te répondre, à cause de la complexité probable du mécanisme. Il faut en effet faire réagir 4 molécules de NH3 avec 3 ou 5 molécules d'oxygène. Cette réaction doit certainement être la somme de beaucoup de réactions bimoléculaires. Mais il faudrait sans doute un très grand nombre de telles réactions, et à mon avis personne n'est parvenu à ce jour à découvrir ces réactions intermédiaires. Imagine. La 1ère réaction est sans doute NH3 + O2, formant NH2· + HO2·. Ensuite il se produit peut-être NH2· + HO2· -> ·NH + H2O2, puis H2O2 -> 2 OH·, puis OH· + NH3· -> H2O + ·NH2, etc. Je ne suis même pas certain des étapes intermédiaires que je viens d'énoncer. Et on est loin du compte...