Balanca de massa (seminario 1)

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Balanço de
Massa
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
INSTITUTO DE TECNOLOGIA
FACULDADE DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS
FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DE ALIMENTOS
Ana clara Miranda Batista (201906940018)
André Cardoso Correa (2017069400044)
Brenda Letícia dos Remédios Ribeiro (201906940036) 
Lorrana Ferreira da Silva (202006940029)
Parte I
Temas
Abordados Estequiometria
 
Reagentes limitante e em
excesso
 
 conversão fracional
 
extensão de reação
 
Equilíbrio Químico
 
Reações múltiplas
 
rendimento e seletividade
 
 
 
 
O objetivo deste trabalho é mostrar o entendimento
obtido sobre os vídeos ofertados, em relação ao
tema: balanço de massa em processos reativos. Para
isso faremos uma breve apresentação sobre os
temas expostos anteriormente. 
Introdução 
 
 
 
 
Estequiometria
A estequiometria corresponde aos
cálculos de massa, de mol e de volume
das substâncias de uma reação química,
com base na proporção dada pelos
coeficientes da equação.
1 Passo : Escrever a equação
química e balancear.
 2 Passo: Escreva os valores das
substâncias.
 3 Passo: Estabeleça a relação
existente entre os números de
moles, massa, volume. De
acordo com os valores abaixo: 1
Mol= 6,02x10^23 moléculas;
22,4L(CNTP).
 4 Passo: calcular os valores que
são pedidos.
 
 
 
 
Estequiometria: Balanceamento
O balanceamento de equações químicas é um recurso muito utilizado na
Química, principalmente em Estequiometria. De forma prática, realizar o
balanceamento de uma equação química é igualar a quantidade dos átomos dos
elementos presentes nos reagentes com a quantidade desses mesmos átomos
dos elementos presentes nos produtos.
https://www.manualdaquimica.com/quimica-geral/equacao-quimica.htm
https://www.manualdaquimica.com/quimica-geral/estequiometria-das-reacoes-quimicas.htm
Quantos moles do gás hidrogênio são necessários para a formação de
amônia (NH3), sabendo que a quantidade do gás nitrogênio é de 4
moles?
N2 + H2 = NH3 
balanceando: N2 + 3 H2 = 2NH3 
Assim: 
1 mol de N2——— 3 moles de H2 
4 moles de N2——x 
x= moles de H2= 12 moles de H2
Exemplo 
 
 
 
 
Reagentes limitante e em excesso
Reagente limitante
É o reagente que desaparece
primeiro, quando os
reagentes não se alimentam
na proporçaõ estequimétrica.
Reagente excesso
São os reagentes que " sobram ''.
R:A reação balanceada é dada por:
1 C2H6O(v) + 3 O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(v)
1 mol 3 mol 2 mol
46 g 96g 88g
138g 320g
Calculando a massa de gás carbônico
formado a partir da quantidade do reagente
limitante:
46g de C2H6O ------------88g de CO2
138g de C2H6O ------------x
x = 264 g de CO2
A massa de oxigênio em excesso é
determinada de forma análoga:
46g de C2H6O ------------ 96 O2
138g de C2H6O ------------x
x = 288 g de O2
A massa em excesso é a diferença da massa
que foi colocada para reagir e a que
efetivamente reagiu:
320g - 288g= 32 g 
Exemplo
Uma massa de 138 g álcool etílico
(C2H6O) foi posta para queimar com
320g de oxigênio (O2), em condições
normais de temperatura e pressão.
Qual é a massa de gás carbônico
liberado e o excesso de reagente, se
houver?
 
 
 
 
 Excesso fracional e porcentagem em excesso
 (nA)alim é o número de moles do
reagente em excesso, A, presente na
alimentação de um reator, e que
(nA)esteq é o requisito estequiométrico
de A, ou a quantidade necessária para
reagir completamente com o reagente
limitante. 
Assim, (nA)alim ‐ (nA)esteq é a
quantidade pela qual o A na
alimentação excede a quantidade
necessária para reagir completamente
se a reação é completa.
O excesso fracional deste reagente
é a razão entre o excesso e o
requisito estequiométrico: 
Percentagem em excesso de A
100 vezes o excesso fracional.
Considerando a reação: H2 + Br2 → 2 HBr
Exemplo: 
Suponha que 25 mol de
H2 e 20 mol de Br2 são
alimentados ao reator.
 Regente limitante é o Br2 
Para o H2 estar em proporção
estequiométrica, deveria ser
alimentado alimentado a razão
de 20 mol H2.
Desse modo: 
 (25‐20)/20 x 100 = 25% em
excesso de H2
https://chemequations.com/pt/?s=H2+%2B+Br2+%3D+HBr
 
 
 
 
 Extensão da reação
É uma grandeza que mede a extensão à qual uma reação prossegue. É
normalmente representado pela letra grega ξ e tem como unidade o mol.
A grandeza ξ é chamada de extensão da
reação.
 Se você conhece as quantidades na
alimentação (ni0) e conhece também
qualquer um dos valores de ni. Então ξ 
 pode ser calculada aplicando-se as
Equação ao lado ao componente para o
qual ni, é conhecido.
https://pt.wikipedia.org/wiki/Grandeza_f%C3%ADsica
https://pt.wikipedia.org/wiki/%CE%9E
https://pt.wikipedia.org/wiki/Mol
https://pt.wikipedia.org/wiki/%CE%9E
https://pt.wikipedia.org/wiki/%CE%9E
 
 
 
 
 Extensão da reação
Além disso, Considerando transformações
finitas em vez de infinitesimais, pode-se
escrever a equação para o avanço de uma
reação como:
O avanço é definido como zero no começo
da reação. Assim, a mudança no ξ é o
avanço por si só:
O avanço da reação é uma grandeza útil
em cálculos com reações em equilíbrio.
Considerando a reação: 2A⇌B+3C
onde as quantidades iniciais são:
nA=2mol, nB=1mol, nC=0mol, e a
quantidade de A em equilíbrio é 0,5 mol.
Pode-se calcular o avanço da reação pela
sua definição:
 vA é negativo pois o número
estequiométrico de um reagente é
negativo, por definição. Com o grau de
avanço calculado, é possível rearranjar
a equação e calcular os valores de
equilíbrio de B e C.
 Exemplo
 
 
 
 
 Conversão fracional
A conversão fracional de um
reagente é a razão entre o número
de mols que reage e o número de
mols alimentado do reagente:
f = moles reagido/moles
alimentado.
 
A fração não convertida é 1‐f
Exemplo
100 mol de A são alimentados e 90
moles reagem, a conversão
conversão será de 0,9 (a
percentagem de conversão é 90%)
e a fração não reagida é 0,10. 
A fração de A não convertida
será 1‐XA=1‐0,9 = 0,10.
 
 
 
 
 
Equilíbrio Químico
Fenômeno que acontece nas reações químicas entre reagentes e produtos.
1.Reversíveis: Reações em que ocorre nos dois
sentidos, representado por ⇆:
EX: N2+3H2 ⇆ 2NH3
 
2. Reações Irreversíveis : Os reagentes formam
produtos representado por⇀. 
EX: 
Cinética Química: Responsável
pelo estudo do tempo, das
velocidades das reações.
Termodinâmica Química: Nos da
através da minimização da
energia de Gibbs a composição
final de equilíbrio.
Exemplo:
 
 
 
 
 
Reações múltiplas, rendimento e seletividade
Rendimento 
e Seletividade
Termos usados para
descrever o grau em que
uma reação prevalece
sobre as outras.
Reações múltiplas
Ocorrência de reações
além do esperado, 
ocasionando perdas
econômicas.
 
 
 
 
 
Reações múltiplas, rendimento e seletividade
 Rendimento 
Rendimento=
mols formados do produto desejado
mols que teriam se formado e não
houvesse reações paralelas e se o reagente
limitante reagisse completamente
Seletividade= mols formados do produto desejado
mols formados dos produtos não
desejados
 Seletividade 
 
 
 
 
 
Extensão da reação 
O conceito da extensão da reação pode ser usado
em reações múltiplas.
Exemplo:
 As reações
С2H6 —> C2H4+ H2
С2Н6 + H2 —> 2CH4
ocorrem em um reator
contínuo em estado
estacionário. A alimentação
contém 85% molar de etano
(C2H6) e o resto são inertes. A
conversão fracional do etano é
0,501, e o rendimento fracional
do etileno é 0,471. Calcule a
composição molar do produto
gasoso e a seletividade da
produção do etileno em
relação ao metano.
Pela equação: nA = nA0 - ε1- ε2 as quantidades de saída dos
componentes em termos das extensões das reações são:
Conversão de Etano:
Se a conversão fracional de etano é 0,501, a fração não convertida (e,
portanto, o que sai do reator) deve ser (1 - 0,501).
HIMMELBLAU, David Mautner. Engenharia química, princípios e cálculos. [Rio
de Janeiro]: Prentice 
FELDER, Richard M.; ROUSSEAU, Ronald W.; BULLARD, Lisa G. Princípios
elementares dos procesos químicos. 4. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e
Científicos
Balanços de Massaem Processos Reativos - parte 1 (Estequiometria das
Reações Químicas)Disponível em<https://youtu.be/v-bESv3hHIw>
Balanços de Massa em Processos Reativos - parte 2 (Estequiometria das
Reações Químicas). Disponível em<ttps://youtu.be/fp3GkAuyHK0>
Balanços de Massa em Processos Reativos - parte 3 (Estequiometria das
Reações Químicas). Disponível em<https://youtu.be/q2haBhJi29o>
 Referências
Obrigado!