Prova 3 - Físico Química III

Prévia do material em texto

1 
 
28/11/2012 
 
Prova 3 – Físico-Química II 
 
1-) Um gás adsorve sobre uma superfície seguindo isoterma de Langmuir. 
Tendo os dados: 
 
P (kbar) 0,016 0,064 0,4 3,2 
 0,01 0,04 0,16 0,64 
 
Encontre K. 
 
2-) Para o mecanismo de cinética heterogênea (4 etapas): 











 *
** *
* 
* 
)(
)(
)(
2
1
1
g
k
k
k
K
g
K
g
CC
CBA
BB
AA
B
A
 
 
Encontre a expressão para a velocidade de formação do produto C(g) em função 
das pressões parciais dos gases A e B e demais parâmetros cinéticos. Considere 
as duas primeiras etapas em quase-equilíbrio, estado estacionário para C* e a 
seguinte equação para o balanço de sítios: A+B+* = 1 
 
 
 
2 
 
3-) Um par de íons reagentes do tipo +Z:-Z sofre efeito salino sobre sua 
cinética de reação. De posse dos seguintes dados cinéticos em função da força 
iônica (I): 
 
I 0,01 0,1 1 10 
k (dm3/mol s) 9x1010 6x1010 4x1010 5x109 
 
Estime k0 e a valência Z. 
 
4-) Adsorção competitiva de duas espécies (A e B) sobre um catalisador em 
fase sólida segue o mecanismo: 
 
* 
* 
)(
)(
BB
AA
B
A
K
g
K
g






 
 
Se podemos admitir que KA  KB = K, e com os dados: 
 
PA (kbar) 0,011 0,033 0,15 2,1 
PB (kbar) 0,005 0,031 0,25 1,1 
 0,01 0,04 0,16 0,64 
 
Encontre K. 
 
 
 
3 
 
1-) Para a isoterma de Langmuir: 
KP
KP


1
 
 
Temos a linearização: 
PKPK
11
1
1
1
111
 
 
 
P  1/P (X) 1/ - 1 (Y) 
0,016 0,01 62,5 99 
0,064 0,04 15,625 24 
0,4 0,16 2,5 5,25 
3,2 0,64 0,3125 0,5625 
 
 
 
Do ajuste linear: 1 6,0582,11  kbarK
K
 
 
 
 
Y = 1,582*X 
R² = 0,9996 
0 
20 
40 
60 
80 
100 
120 
0 10 20 30 40 50 60 70 
Y
 
X 
4 
 
2-) Das condições de quase-equilíbrio: 
 
*
*
*
*






BBB
B
B
B
AAA
A
A
A
PK
P
K
PK
P
K


 
 
Da condição de estado estacionário em C*: 
 
BACCCBA
kk
k
kkk
dt
d 
21
1
211
* 0




 
 
Do balanço de ocupação dos sítios na superfície: 
 
 
1
1
111 ***


BBAA
BBAABA
PKPK
PKPK 
 
Portanto: 
 
 221
21
21
21
21
21
2
1
11
BBAA
BABA
C
BBAA
BB
AAAA
AA
BACC
PKPK
PP
kk
KKkk
v
PKPK
PK
PKPK
PK
kk
kk
kk
kk
kv






















 
 
 
5 
 
3-) Seguindo a expressão da constante de velocidade de estado de transição 
que incorpora correção da atividade dos íons: 
 
2/1
0 2loglog IZAZkk BA
 
 
I I (X) k Log k (Y) 
0,01 0,1 9,00E+10 10,95424251 
0,10 0,316227766 6,00E+10 10,77815125 
1 1 4,00E+10 10,60205999 
10 3,16227766 4,00E+09 9,602059991 
 
 
 
Do resultado da regressão linear e o enunciado da questão: 
 
65,04313,022
/105,9978,10log
2
310
00


ZAZZAZ
smoldmxkk
BA
 
 
 
y = -0,4313x + 10,978 
R² = 0,9931 
9,4 
9,6 
9,8 
10 
10,2 
10,4 
10,6 
10,8 
11 
11,2 
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 
Y
 
X 
6 
 
4-) Aproveitando as deduções das isotermas feitas no problema 2: 
 
  1
1
1
1
*




BABBAA PPKPKPK
 
 
Temos a linearização: 
 
   BABA PPKPPK  1
1
1
1
** 
 
 
PA 0,011 0,033 0,15 2,1 
PB 0,005 0,031 0,25 1,1 
PA+PB (X) 0,016 0,064 0,4 3,2 
 0,01 0,04 0,16 0,64 
* 0,99 0,96 0,84 0,36 
1/*-1 (Y) 0,01010101 0,041666667 0,19047619 1,777777778 
 
 
 
Da regressão linear, temos: K  0,55 
 
y = 0,5544x 
R² = 0,9995 
0 
0,2 
0,4 
0,6 
0,8 
1 
1,2 
1,4 
1,6 
1,8 
2 
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 
Y
 
X