Cinética e reatores homogêneos

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<p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 1/25</p><p>Autoria: Fábio de Pádua Ferreira - Revisão técnica: Joelma Iamac Nomura</p><p>Cinética e reatores homogêneos</p><p>UNIDADE 1 - INTRODUÇÃO A CINÉTICA E</p><p>REATORES QUÍMICOS</p><p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 2/25</p><p>A cinética química trata de estudos quantitativos das</p><p>taxas em que os processos químicos ocorrem e os</p><p>fatores dos quais essas taxas dependem. Assim, os</p><p>engenheiros químicos visam aplicar os conceitos de</p><p>cinética química no desenvolvimento de processos de</p><p>fabricação eficientes e lucrativos.</p><p>Na maioria dos processos de fabricação em que ocorrem</p><p>mudanças químicas, observa-se um reator químico que</p><p>desempenha papel fundamental e está no coração da</p><p>planta. Quando um novo processo químico é desenvolvido, pelo menos alguma indicação do</p><p>desempenho do reator é necessária antes que qualquer avaliação econômica do projeto como um</p><p>todo possa ser feita.</p><p>Uma característica que distingue o engenheiro químico de outros tipos de engenheiros é a</p><p>capacidade de analisar sistemas nos quais ocorrem reações químicas, aplicando os resultados de</p><p>sua análise de modo que beneficie o sistema e a sociedade. Consequentemente, deve estar</p><p>familiarizado com os fundamentos da cinética química e de como eles são aplicados no projeto de</p><p>reatores químicos. Temos aqui três reflexões: quais são as principais características dos reatores</p><p>químicos disponíveis atualmente? Como escolher o melhor reator para determinada operação? Quais</p><p>cuidados devem ser tomados para garantir maior eficiência do processo?</p><p>A escolha de um reator para determinada reação é baseada em várias considerações e combina a</p><p>análise da reação com a do reator. Portanto, consideraremos nesta unidade os principais aspectos</p><p>das reações em reatores, os tipos básicos de reatores e suas características, as taxas de reação e</p><p>conversão, a estequiometria, o balanço molar, as leis de velocidade, a cinética de reação e como</p><p>determinar experimentalmente a ordem de reação e lei de velocidade.</p><p>Bons estudos!</p><p>Introdução</p><p>1.1 Tipos e características de reatores</p><p>químicos</p><p>Nas operações de fabricação de produtos químicos, o reator é o item central do equipamento da planta. Os</p><p>reatores químicos podem ser divididos em duas categorias principais: homogêneos e heterogêneos. De acordo</p><p>com Ravi (2017), nos reatores homogêneos, apenas uma fase — geralmente um gás ou líquido — está</p><p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 3/25</p><p>presente. Se mais de um reagente estiver envolvido, deve-se providenciar a mistura dos mesmos para garantir</p><p>homogeneidade.</p><p>Frequentemente, a mistura dos reagentes é a maneira de iniciar a reação, embora, por vezes, esses reagentes</p><p>sejam misturados e, depois, levados à temperatura exigida. Em reatores heterogêneos, duas ou</p><p>possivelmente três fases estão presentes. Nos casos em que uma das fases é sólida, observa-se a presença</p><p>de um catalisador. Os reatores catalíticos de gases sólidos formam, em particular, uma classe importante de</p><p>sistemas heterogêneos de reação química.</p><p>Os reatores podem apresentar dimensões variadas, de pequenos dispositivos a grandiosos reatores que lidam</p><p>com quantidades massivas de energia. Um dos mais impressionantes da atualidade é o reator de fusão</p><p>Tokamak, utilizado para confinar plasma em altas temperaturas e realizar fusão nuclear controlada de núcleos</p><p>leves, com o objetivo de produzir energia termonuclear. As paredes da câmera de reação são revestidas com</p><p>grafite para ajudar a suportar o calor extremo do reator abrigado. Você pode observar em mais detalhes na</p><p>figura a seguir.</p><p>#PraCegoVer: na figura, temos a fotografia do interior da câmara de reação do reator de fusão Tokamak. A</p><p>câmara apresenta forma de toro, caracterizada por um espaço topológico homeomorfo ao produto de dois</p><p>círculos, semelhante à uma câmara de ar de um pneu.</p><p>Segundo Fogler (2014), outro tipo de classificação dos reatores é referente ao modo de operação, que pode</p><p>ser em lote ou contínuo. A operação em lote, também conhecida como operação descontínua, é familiar para</p><p>qualquer pessoa que já realizou reações preparativas em pequena escala em laboratório. Existem muitas</p><p>situações, no entanto, especialmente em operação em grande escala, em que vantagens consideráveis</p><p>resultam na realização de uma reação química continuamente em um reator de fluxo.</p><p>Figura 1 - Há uma câmara de reação do reator de fusão Tokamak em San Diego, nos Estados Unidos</p><p>Fonte: Efman, Shutterstock, 2021.</p><p>O setor de química fina é um dos principais da indústria química</p><p>brasileira. O seguimento é caracterizado pela produção de</p><p>substâncias químicas mais complexas, porém, em menor escala,</p><p>Você quer ler?</p><p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 4/25</p><p>Em se tratando de reatores químicos, existem dois tipos muito comuns: em tanque e tubulares, ambos usados</p><p>em lote ou de forma contínua. Geralmente, funcionam em estado estacionário, mas também podem ser</p><p>operados de modo transiente. Schmal (2017) nos explica que, industrialmente, existem três modelos básicos</p><p>principais utilizados para estudar variáveis de processo de diferentes reatores químicos: modelo de reator em</p><p>batelada, modelo de tanque agitado contínuo e reator de fluxo em pistão.</p><p>#PraCegoVer: na figura, temos a fotografia de um reator de batelada para produção em pequena escala. O</p><p>equipamento apresenta paredes translúcidas, bases metálicas e medidores de pressão e temperatura na parte</p><p>superior. Em segundo plano, encontramos uma pessoa vestida de jaleco, a qual aparece apenas uma parte do</p><p>seu tronco e seu braço esquerdo.</p><p>que apresentam maior valor agregado e elevado conteúdo</p><p>tecnológico incorporado. Para saber mais sobre o setor da química</p><p>fina no Brasil, sugerimos a leitura do artigo Inovação e Produção</p><p>na Química Fina, de Nelson Brasil de Oliveira. Vale tirar um tempo</p><p>para a leitura, que está disponível no botão abaixo. Não deixe de</p><p>conferir!</p><p>Acesse (https://www.scielo.br/pdf/qn/v28s0/26780.pdf)</p><p>Figura 2 - O modelo de reator em batelada é bastante comum em laboratórios</p><p>Fonte: Sergey Ryzhov, Shutterstock, 2021.</p><p>https://www.scielo.br/pdf/qn/v28s0/26780.pdf</p><p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 5/25</p><p>Quando misturas heterogêneas estão envolvidas, a taxa de conversão frequentemente é limitada pela taxa</p><p>de transferência de massa interfase, de modo que uma grande superfície interfacial é desejável. Assim, os</p><p>reagentes sólidos ou catalisadores são finamente divididos, e o contato do fluído é forçado com agitação</p><p>mecânica, em torres empacotadas, em bandejas ou em bombas centrífugas.</p><p>Couper et al. (2012) nos trazem que a rápida transferência de reagentes pelas superfícies de transferência de</p><p>calor por agitação ou bombeamento também aumenta a transferência de calor e reduz gradientes de</p><p>temperatura prejudiciais. Nesse contexto, o engenheiro deve levar em consideração desvios da idealidade,</p><p>como curto-circuito de fluídos, canalização, fluxo axial e dispersão, bem como a presença de zonas de</p><p>estagnação.</p><p>O processamento em lote é utilizado principalmente quando o tempo de reação é longo ou a produção diária</p><p>necessária é pequena.</p><p>Os reatores de batelada são comumente aplicados nas indústrias de química fina e farmacêutica, considerados</p><p>carro-chefe. Eles realizam muitas tarefas operacionais de unidade diferentes, como reações químicas e</p><p>bioquímicas, cristalizações, destilação e dissolução (ASHE et al., 2008).</p><p>O primeiro passo em qualquer consideração das taxas de reação é a definição do tempo de reação, que</p><p>depende do modo de operação</p><p>do reator (lote ou contínuo). Para o reator em lote, o tempo de reação é o</p><p>decorrido, enquanto para o reator contínuo é dado pelo tempo que o reagente passa no reator, referido como o</p><p>tempo de residência, medido pela razão entre volume do reator e taxa de fluxo.</p><p>Uma consideração igualmente importante neste ponto é o conceito de espaço de reação, que pode ter</p><p>unidades de volume, superfície ou peso, levando a diferentes definições da taxa de reação.</p><p>1.1.1 Definições básicas</p><p>Reatores químicos são equipamentos nos quais a matéria-prima é convertida no produto desejado. Ao</p><p>selecionar reatores químicos para tarefas específicas, os custos econômicos, o rendimento, a pureza e a</p><p>poluição devem ser levados em consideração. Geralmente, são escolhidos reatores que atendem aos</p><p>requisitos impostos pelos mecanismos de reação, expressão da taxa e capacidade de produção necessária.</p><p>Uma grande variedade de reatores industriais e comerciais podem</p><p>ser empregados para aplicações na indústria química. No vídeo</p><p>Processos Químicos Utilizando Reatores Büchi, podemos observar</p><p>alguns modelos de reatores disponíveis comercialmente, bem</p><p>como seu funcionamento. Confira o vídeo completo clicando no</p><p>botão abaixo!</p><p>Acesse (https://www.youtube.com/watch?v=FUzjaDkjb4Y)</p><p>Você quer ver?</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=FUzjaDkjb4Y</p><p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 6/25</p><p>#PraCegoVer: na figura, temos a fotografia de uma profissional operando um reator de batelada. Ela está à</p><p>esquerda, abrindo o orifício onde serão colocados os reagentes. Está utilizando máscara, jaleco, touca e luvas</p><p>de proteção. À direita, então, encontramos o reator. Ao fundo, há canos que sobem pela parede branca.</p><p>Um fator importante na operação do reator é o grau de conversão da saída. Ele afeta a economia da</p><p>separação da mistura de reação e os custos de retorno do reagente não convertido à reação. As condições de</p><p>operação, como temperatura, pressão e grau de agitação, estão relacionadas à operação mais econômica.</p><p>Processos em lote ou contínuos e combinações de tipos de reatores ou múltiplos reatores em série ou paralelo</p><p>podem ser empregados para otimizar a saída. Também é relevante determinar se o modo de operação envolve</p><p>condições isotérmicas ou adiabáticas (COKER, 2014).</p><p>Como vimos anteriormente, os reatores podem ser classificados por métodos diferentes, dependendo das</p><p>variáveis de interesse. Não existe um único procedimento claro para a classificação do reator. Como resultado,</p><p>vários dos esquemas de classificação mais comuns podem ser observados, sendo que os mais frequentes</p><p>incluem o tipo de operação e as fases.</p><p>Um dos mais significativos problemas que afetam atualmente o mundo inteiro é</p><p>a grande produção de resíduos. O reaproveitamento de resíduos de diferentes</p><p>tipos é considerado uma área promissora.</p><p>Cano (2018), em sua dissertação, propôs um método para reaproveitar os</p><p>dejetos da laranja gerados a partir da produção de suco de laranja. Após realizar</p><p>um tratamento das cascas com solução de NaOH 1%, o licor obtido foi colocado</p><p>Figura 3 - Para manusear os reatores, deve-se ter cuidado com os reagentes</p><p>Fonte: Dmitry Kalinovsky, Shutterstock, 2021.</p><p>Caso</p><p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 7/25</p><p>subsequentemente à uma digestão anaeróbia em reator em batelada, sob</p><p>condições mesófilas, realizada visando à produção de biogás. A produção de</p><p>gás foi analisada mediante cromatografia gasosa. O gás metano obtido pelo</p><p>processo pode ser utilizado como fonte de energia ou comercializado.</p><p>Conforme Ravi (2017), reatores em batelada são operados com todo o material colocado no reator antes do</p><p>início da reação e removido após a conclusão da desta. Não há adição ou remoção de material durante o</p><p>processo de reação.</p><p>Os reatores de fluxo contínuo representam o maior grupo de tipos de reatores por classificação operacional.</p><p>Vários são utilizados industrialmente. O reator de tanque agitado continuamente (CSTR), por exemplo, envolve</p><p>a alimentação de reagentes em um tanque bem misturado, com remoção simultânea do produto. Já o reator de</p><p>fluxo de pistão (PFR) consiste, geralmente, em um tubo longo. A mistura de reação desce pelo tubo, resultando</p><p>em uma mudança na concentração ao longo do comprimento do reator.</p><p>Agora, antes de seguirmos com o conteúdo, vamos realizar uma atividade para deixarmos os conhecimentos</p><p>aqui adquiridos em evidência? Acompanhe a seguir!</p><p>Teste seus conhecimentos</p><p>(Atividade não pontuada)</p><p>De acordo com Rodrigues et al. (2011), o uso de reatores com fungos para o tratamento de despejos</p><p>industriais é considerado uma tecnologia econômica e eficiente. No entanto, um dos maiores problemas</p><p>associados à sua viabilidade está em estabelecer condições operacionais otimizadas. Entre os principais</p><p>problemas observados nesses reatores, temos o crescimento excessivo da biomassa, a limitação difusional</p><p>e a perda da eficiência no tratamento de efluentes que apresentem elevada complexidade. Com isso, é</p><p>importante que todas as variáveis envolvidas no processo sejam investigadas, a fim de que os reatores</p><p>venham a ser viáveis e possam ser estabelecidos competitivamente no processamento eficiente.</p><p>RODRIGUES, K. et al. Remoção de corante por uso de Aspergillus niger AN400 em reator em bateladas</p><p>sequenciais. Química Nova, São Paulo, v. 34, n. 7, p. 1119-1123, 2011. Disponível em:</p><p>https://www.scielo.br/pdf/qn/v34n7/v34n7a03.pdf (https://www.scielo.br/pdf/qn/v34n7/v34n7a03.pdf).</p><p>Acesso em: 28 dez. 2020.</p><p>Reatores de batelada têm sido amplamente empregados no tratamento de efluentes. Nesse tipo de reator,</p><p>não há entrada, nem saída de fluxo enquanto as reações estão sendo processadas.</p><p>Dessa forma, com base em nossos estudos a respeito do assunto e nas informações dispostas, analise as</p><p>afirmativas a seguir.</p><p>I. Nos reatores de batelada, os reagentes são consumidos continuamente enquanto fluem ao longo do</p><p>comprimento do reator.</p><p>II. Processos em lote são comumente empregados em grande escala.</p><p>https://www.scielo.br/pdf/qn/v34n7/v34n7a03.pdf</p><p>https://www.scielo.br/pdf/qn/v34n7/v34n7a03.pdf</p><p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 8/25</p><p>Retomando a temática, os reatores contínuos podem ser usados para operar processos homogêneos e</p><p>heterogêneos por vários meses ou, até mesmo, por anos, produzindo uma grande quantidade de produtos. As</p><p>condições de operação são amplas, mas requerem controle contínuo e, consequentemente, mais mão de obra.</p><p>Os reatores podem enfrentar sérios problemas de fluxo, incluindo limitações de transferência de calor e massa.</p><p>As variáveis mais importantes, como fluxo, temperatura e concentração, devem ser monitoradas</p><p>continuamente, exigindo instrumentos de alta precisão.</p><p>Schmal (2017) nos traz que a principal desvantagem desse tipo de reator é a ocorrência de entupimento ou</p><p>sobrecarga, o que requer a interrupção imediata, principalmente em sistemas com reações potencialmente</p><p>explosivas.</p><p>A figura a seguir nos mostra uma representação esquemática simplificada de reatores de tanque e tubulares.</p><p>Observe os detalhes atentamente!</p><p>III. Os reatores de batelada apresentam baixo custo de capital, porém alto custo de suporte.</p><p>IV. Os reatores de batelada têm sido utilizados na química fina e manufatura farmoquímica.</p><p>Está correto o que se afirma em:</p><p>a. I, II e IV.</p><p>b. II e III.</p><p>c. I e II.</p><p>d. III e IV.</p><p>e. II, III e IV.</p><p>Verificar </p><p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 9/25</p><p>#PraCegoVer: na figura, temos uma ilustração esquemática de três reatores. Da esquerda para a direita,</p><p>encontramos um reator de batelada simples de tanque agitado, um reator de tanque agitado contínuo e um</p><p>reator de fluxo</p><p>de pistão. No reator de tanque agitado contínuo, há setas vermelhas que representam a entrada</p><p>e saída das espécies. Já no reator de fluxo de pistão, podem ser observados tubos finos por onde as espécies</p><p>químicas devem passar e se converter em produtos.</p><p>De acordo com Coker (2014), o projeto de reatores químicos abrange ao menos três campos da engenharia</p><p>química: termodinâmica, cinética e transferência de calor. Por exemplo, se uma reação é executada em um</p><p>reator de lote típico, um recipiente de mistura simples, qual é a conversão máxima esperada? Esta é uma</p><p>questão termodinâmica respondida com conhecimento de equilíbrio químico!</p><p>Além disso, gostaríamos de saber por quanto tempo a reação deve prosseguir para atingir a conversão</p><p>desejada. No caso, é uma questão cinética!</p><p>Finalmente, devemos saber não apenas a estequiometria da reação, mas, também, as taxas das reações</p><p>direta e reversa. Ainda podemos desejar compreender quanto calor deve ser transferido de ou para o reator, a</p><p>fim de manter as condições isotérmicas. Tratam-se, então, de problemas de transferência de calor em</p><p>combinação com problema termodinâmico.</p><p>1.1.2 Balanços molares aplicados a reatores</p><p>Na engenharia de reações químicas, a informação obtida da cinética é um modo de determinar algo sobre o</p><p>reator: tamanho, vazão, configuração térmica, distribuição do produto etc. Além da cinética, a estequiometria,</p><p>os balanços de energia e os equilíbrios químicos, a mecânica dos fluídos e a mistura, a transferência de calor,</p><p>a difusão e a transferência de massa podem ser de grande utilidade.</p><p>Figura 4 - Os reatores químicos podem ser de tanque agitado, tanque agitado contínuo e fluxo de pistão</p><p>Fonte: magnetix, Shutterstock, 2021.</p><p>Alfred Nobel (1833-1896) foi um químico e inventor sueco, cientista que deu</p><p>nome ao Prêmio Nobel. É conhecido por muitos como o “pai” da engenharia</p><p>química. Filho de um engenheiro civil, aplicou seus conhecimentos em</p><p>Você o conhece?</p><p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 10/25</p><p>Fogler (2014) nos explica que, para obter e realizar um balanço de número de mols em um sistema qualquer, é</p><p>preciso delimitá-lo em estudo em termos de massa e volume. O volume delimitado é denominado volume do</p><p>sistema. O balanço molar de uma espécie em qualquer instante no tempo produz a equação conforme</p><p>exposta na tabela a seguir.</p><p>#PraCegoVer: na tabela, temos cinco colunas e duas linhas. Na primeira coluna, encontramos o balanço</p><p>molar. Na segunda, a vazão molar de que entra no sistema (mols/tempo), seguida da vazão molar de que</p><p>sai do sistema (mols/tempo), da velocidade de geração de no interior do sistema (mols/tempo) e da</p><p>velocidade de acúmulo de no sistema (mols/tempo). Na segunda linha, temos a equação construída pela</p><p>entrada, menos saída, mais geração é igual ao acúmulo. Isto é, .</p><p>No caso, representa o número de mols da espécie no sistema, no tempo . Se todas as variáveis do</p><p>sistema — tais como atividade catalítica, temperatura e concentração dos reagentes — forem uniformes no</p><p>espaço do volume do sistema, a velocidade de geração da espécie ( ) será o produto do volume de reação</p><p>, enquanto a velocidade de formação da espécie será dada por . Assim, temos que .</p><p>A taxa gerada ou consumida nesse sistema é por unidade de volume, podendo ser apresentada pela taxa de</p><p>reação dentro de cada elemento do volume . Dessa forma, .</p><p>De acordo com Fogler (2014), essa equação matemática é conhecida como equação geral de balanço molar,</p><p>sendo que, por meio dela, é possível desenvolver as equações de projeto para vários reatores convencionais,</p><p>como batelada, semibatelada e escoamento contínuo, possibilitando obter o balanço molar para qualquer</p><p>componente da reação química. Além disso, com ela, é possível determinar o tempo no caso de reatores de</p><p>batelada e o volume do reator para escoamento contínuo necessário, a fim de converter uma quantidade</p><p>específica de reagentes em produtos.</p><p>química para inventar a dinamite. Sua invenção teve grande aplicabilidade</p><p>na construção e mineração (MELO; SILVEIRA, 2016). Vale a pena se</p><p>aprofundar sobre Nobel!</p><p>Tabela 1 - Balanço molar de reatores para todos tipos de reação</p><p>Fonte: Elaborada pelo autor, 2021.</p><p>As amplas classes de reatores estão disponíveis para serem</p><p>empregadas pela indústria química e produzirem diferentes materiais e</p><p>produtos. Assim sendo, vamos colocar em prática seus conhecimentos</p><p>sobre reatores químicos?</p><p>Proponha um reator para promover o aproveitamento de resíduos</p><p>sólidos provenientes do processamento de algum insumo agrícola de</p><p>sua escolha. Uma dica é pesquisar na literatura reatores utilizados para</p><p>Vamos Praticar!</p><p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 11/25</p><p>reaproveitar resíduos de café, laranja e biomassa. Descreva o tipo de</p><p>reator e suas características principais. Depois, compartilhe com seus</p><p>colegas e debata sobre a temática!</p><p>1.2 Equação de projeto de reatores em termos da</p><p>conversão</p><p>Existem diferentes modelos matemáticos propostos para projetar tipos distintos de reatores, mas, em</p><p>condições ideais, muitas variáveis devem ser obtidas experimentalmente. Isso considerando que, por vezes,</p><p>não são incluídos os efeitos do fluxo na conversão nas equações. No caso, o ponto de partida para a</p><p>realização dos cálculos é a equação geral de balanço molar.</p><p>Quando a equação geral de balanço molar é aplicada ao reator de tanque agitado continuamente, operando</p><p>em estado estacionário — no qual não há variação espacial na taxa de reação —, ela toma a seguinte forma:</p><p>, em que:</p><p>Nos reatores tubulares, segundo Morais (2015), admite-se que a concentração e taxa de reação variam</p><p>axialmente, com exceção de reações de ordem zero. Na equação de projeto, considera-se que o reator está</p><p>dividido em inúmeros subvolumes. Para reatores tubulares operando em regime estacionário, a equação de</p><p>projeto pode ser observada como , em que é a vazão molar de entrada.</p><p>Em um reator tubular, o perfil de velocidade é assumido ser plano. Dessa forma, a dispersão de reagentes e</p><p>produtos por turbulência e difusão são geralmente desprezados. Nos reatores de tanque contínuo agitado e</p><p>batelada, todos os reagentes e produtos são considerados perfeitamente misturados com o conteúdo do reator</p><p>logo que entram no recipiente.</p><p>Entretanto, vale mencionar que tais requisitos para os modelos idealizados não são cumpridos na prática, na</p><p>maioria das vezes (MORAIS, 2015).</p><p>A figura a seguir apresenta um exemplo de reator tubular utilizado para produção e aproveitamento de</p><p>biomassa, visando transformá-la em produtos de valor agregado, como combustíveis, óleo e proteínas.</p><p>é a vazão molar da espécie que entra no sistema;</p><p>é a vasão molar da espécie que sai do sistema;</p><p>é a taxa de formação da espécie .</p><p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 12/25</p><p>#PraCegoVer: na figura, temos a fotografia de um reator tubular para a produção de algas. Há um conjunto de</p><p>tubos conectados em um circuito, sendo que em certas regiões do tubo a coloração é transparente, enquanto</p><p>em outras há a presença de um material de cor verde, indicando reações químicas.</p><p>A retromistura criada pela turbulência e difusão em um reator tubular produz uma conversão, a qual</p><p>normalmente é menor do que o previsto pelo modelo ideal. Morais (2015) enfatiza que esse efeito não é tão</p><p>expressivo em um reator tanque contínuo agitado, por isso, a conversão em um reator tubular é mais elevada.</p><p>É possível obter o desvio de um reator tubular real a partir do modelo de fluxo em pistão, considerando que o</p><p>desvio é uma função da velocidade do escoamento.</p><p>O balanço molar para reatores de batelada deve relacionar tempo e conversão, diferenciando-se a equação</p><p>com relação ao tempo. A equação de projeto desse reator pode ser dada por , em que:</p><p>Em reatores batelada, a conversão está associada ao tempo de reação no reator. Nesse tipo, observa-se que o</p><p>reagente desaparece conforme o avanço da reação. Obter a taxa de conversão em uma reação química</p><p>possibilita quantificar o progresso de reação, bem como verificar quantos mols de produto são formados para</p><p>todo o reagente consumido.</p><p>1.2.1 Conceito de conversão</p><p>A taxa de reação depende das concentrações dos reagentes. No caso de reações reversíveis, depende</p><p>adicionalmente das concentrações dos produtos. De modo frequente, em um experimento laboratorial, um dos</p><p>reagentes é selecionado, enquanto sua concentração é monitorada em função do tempo ou da taxa de fluxo,</p><p>Figura 5 - Reator tubular em Wageningen, na Holanda, para produção de algas</p><p>Fonte: HildaWeges Photography, Shutterstock, 2021.</p><p>é o número de mols inicial da espécie ;</p><p>é a taxa de conversão;</p><p>é a velocidade de reação.</p><p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 13/25</p><p>considerando se o reator é descontínuo ou contínuo. Os resultados são, então, expressos em termos da</p><p>conversão desse reagente, definido como é igual aos mols de reagido divididos pelos mols de de</p><p>entrada.</p><p>A conversão descreve o número de mols de que reagiram por mol de alimentado ao sistema. Para</p><p>reações irreversíveis, a conversão máxima é igual a 1, que caracteriza uma conversão completa. No entanto,</p><p>por outro lado, para reações reversíveis, a conversão máxima é aquela nas condições de equilíbrio</p><p>(FOGLER, 2014).</p><p>1.2.2 Estequiometria e tabelas estequiométricas</p><p>As reações químicas são definidas pela estequiometria, na qual os reagentes estão diretamente relacionados</p><p>aos produtos da reação. Portanto, na estequiometria, define-se a medida da composição de um dos</p><p>componentes que permite relacioná-lo à composição de outros. Porém, a ordem da taxa de reação nem</p><p>sempre segue a estequiometria. Nesse caso particular, a cinética da reação não é simplesmente representada</p><p>por uma única etapa, uma vez que envolve várias etapas intermediárias (SCHMAL, 2017). Para diferenciá-las,</p><p>as reações são divididas em reações irreversíveis, reversíveis, elementares, não elementares, simples e</p><p>complexas, como podemos observar a seguir.</p><p>São aquelas realizadas em uma única direção (A + B → R + S).</p><p>São aquelas realizadas nas duas direções (A + B ⇌ R + S).</p><p>São aquelas realizadas em uma única etapa.</p><p>São aquelas realizadas em várias etapas elementares, cuja reação resultante pode não ser elementar.</p><p>Reações irreversíveis</p><p>Reações reversíveis</p><p>Reações elementares</p><p>Reações não elementares</p><p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 14/25</p><p>Usando a estequiometria, configuramos todas as nossas equações com a quantidade de reagente específico</p><p>como base. Além disso, se a lei de velocidade depende de mais de uma espécie, deve-se relacionar as</p><p>concentrações das diferentes espécies entre si. Essa relação pode ser facilmente estabelecida com a ajuda de</p><p>uma tabela estequiométrica.</p><p>Levenspiel (2000) cita que cada sistema pode ser representado com uma tabela específica, a qual relaciona os</p><p>componentes da reação química no início e durante a modificação, além das espécies remanescentes.</p><p>Até o momento, pudemos estudar os princípios da cinética química e os reatores químicos. Como sabemos, os</p><p>sistemas podem ser representados por uma tabela estequiométrica, que deve relacionar cada componente da</p><p>reação química no início e durante a modificação, assim como informar as espécies remanescentes. Vamos,</p><p>então, praticar nosso conhecimento sobre tabela estequiométrica?</p><p>Escolha um reator específico — o sistema pode ser contínuo ou</p><p>descontínuo — e monte uma tabela estequiométrica referente a esse</p><p>reator. Depois, traga algumas informações pertinentes à sua</p><p>construção. Uma sugestão é pesquisar tabelas estequiométricas de</p><p>diferentes reatores, como batelada e tanque agitado contínuo. Vamos</p><p>tentar?!</p><p>Vamos Praticar!</p><p>São aquelas realizadas em uma etapa simples ou não. Se a reação a ordem segue a estequiometria,</p><p>então a reação é simples e elementar.</p><p>São aquelas que correspondem a várias reações realizadas simultaneamente, em série ou</p><p>combinadas.</p><p>Reações simples</p><p>Reações complexas</p><p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 15/25</p><p>1.3 Leis de velocidade de reações</p><p>elementares</p><p>A cinética química trata das taxas de reações químicas, dos fatores que as influenciam e da explicação das</p><p>taxas em termos dos mecanismos de reação dos processos químicos. Em equilíbrios químicos, as relações de</p><p>energia entre os reagentes e produtos são governadas pela termodinâmica, independentemente de estados</p><p>intermediários ou tempo (ATKINS; JONES, 2011).</p><p>Mesmo uma reação simples pode ocorrer de maneira complexa, envolvendo várias etapas que constituem um</p><p>mecanismo de reação.</p><p>Uma reação elementar é aquela em que a reação química ocorre em um único encontro molecular, envolve</p><p>uma, duas ou — raramente — três entidades moleculares. Apenas um pequeno número de ligações químicas é</p><p>reorganizado. O mecanismo de reação é caracterizado como uma sequência postulada de reações</p><p>elementares, a qual é consistente com a estequiometria observada e a lei de velocidade (MISSEN; MIMS;</p><p>SAVILLE, 1999).</p><p>1.3.1 Constante de velocidade e ordem de reação</p><p>Segundo Schmal (2017), na cinética química, a variável de tempo é introduzida, e a taxa de variação da</p><p>concentração de reagentes ou produtos em relação ao tempo é seguida. Ela está, portanto, preocupada com a</p><p>determinação quantitativa da taxa de reações químicas e dos fatores dos quais as taxas dependem.</p><p>Com o conhecimento do efeito de vários fatores, como concentração, pressão, temperatura e efeito do</p><p>catalisador na taxa de reação, pode-se considerar uma interpretação das leis empíricas em termos de</p><p>mecanismo de reação.</p><p>Na figura a seguir, pode-se observar um esquema de produção de gases por meio de uma reação química,</p><p>bem como o gráfico da concentração dos produtos formados nessa reação ao longo do tempo.</p><p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 16/25</p><p>#PraCegoVer: na figura, temos, na parte de cima, a ilustração de um Erlenmeyer com um sólido em solução</p><p>aquosa à esquerda. O sólido libera um gás que é transportado por uma tubulação e empurra o êmbolo de uma</p><p>seringa, a qual está na horizontal, à direita. Abaixo, encontramos o gráfico de produção do gás em função do</p><p>tempo. Na parte inferior da curva, a reação apresenta grande quantidade de reagentes e ocorre rapidamente.</p><p>No meio da curva, a reação ocorre mais lentamente, com a concentração de reagentes diminuindo. Já na parte</p><p>superior da curva, a reação química se encerra, juntamente com o consumo de todo o reagente.</p><p>A taxa ou velocidade de uma reação pode ser expressa em termos de qualquer um dos reagentes ou produtos.</p><p>Ela é definida como a mudança no número de moléculas de reagente ou produto por unidade de tempo, ou</p><p>seja, é igual a , em que e são as mudanças no número de moléculas de reagente e</p><p>Figura 6 - No esquema da produção de gases, conseguimos identificar a reação química ao longo do tempo</p><p>Fonte: Steve Cymro, Shutterstock, 2021.</p><p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 17/25</p><p>produto, respectivamente, por um pequeno intervalo de tempo .</p><p>O reagente está sendo consumido. Isto é, o número de moléculas do reagente diminui com o tempo.</p><p>Consequentemente, o sinal de menos é anexado para que a taxa seja numericamente positiva. Para comparar</p><p>as taxas de várias reações, o volume do sistema de reação deve ser especificado, enquanto a taxa de reação</p><p>é expressa por unidade de volume.</p><p>Se é</p><p>o volume da mistura de reação, então temos que a taxa de reação é igual a .</p><p>Considerando volumes constantes, a taxa de reação pode ser dada em termos de concentrações molares, ou</p><p>seja, igual a menos d[reagentes] sobre igual a d[produtos] sobre .</p><p>Se a reação não for de uma simples estequiometria, mas envolver um número diferente de mols de reagentes</p><p>ou produtos, a taxa deve ser dividida pelo coeficiente estequiométrico correspondente na equação química</p><p>balanceada, a fim de normalizá-la e torná-la comparável. Em volume constante, a taxa de uma reação geral (</p><p>), em termos de concentração molar de reagente ou produto, pode ser dada como</p><p>.</p><p>Uma reação de primeira ordem é aquela cuja taxa depende da concentração de um único reagente elevado à</p><p>primeira potência. Vamos supor que a lei de velocidade empírica para a reação envolvendo os reagentes A e B</p><p>seja de primeira ordem. Com isso, a lei de velocidade será dada por .</p><p>Na expressão de velocidade, é a constante de velocidade e depende das condições do sistema, como</p><p>temperatura, força iônica, superfície de contato e outras. Já e indicam a ordem de reação e são expoentes</p><p>relacionados à equação balanceada, porém não são necessariamente os coeficientes estequiométricos.</p><p>De acordo com Skoog et al. (2014), a ordem global da reação é dada pela soma desses coeficientes. No caso</p><p>ilustrado, a reação seria de terceira ordem global.</p><p>1.3.2 Desenvolvimento da lei de velocidade</p><p>As leis de velocidade são expressões algébricas constituídas por termos de concentração e constantes, as</p><p>quais normalmente se parecem com as expressões de constantes de equilíbrio. Contudo, você deve observar</p><p>que os termos entre colchetes em uma expressão de velocidade representam as concentrações molares em</p><p>um instante particular em vez de concentrações molares de equilíbrio.</p><p>Esse significado é enfatizado ao adicionarmos com frequência um subscrito para indicar o tempo ao qual a</p><p>concentração se refere. Assim, , e ∞ indicam as concentrações de no tempo , tempo zero e</p><p>infinito, respectivamente. O tempo infinito, no caso, é tomado como qualquer intervalo de tempo maior do que o</p><p>requerido para atingir o equilíbrio.</p><p>Para uma reação de primeira ordem, podemos usar a equação .</p><p>Dadas quaisquer três das seguintes quantidades, podemos resolver para a quarta e obter , , e .</p><p>Assim, podemos utilizar essas equações para determinar a concentração de um reagente remanescente a</p><p>qualquer momento — após o início da reação —, o intervalo de tempo necessário para determinada fração de</p><p>uma amostra reagir ou o intervalo necessário para uma concentração de reagente cair para determinado nível.</p><p>Observa-se a semelhança entre a equação do primeiro grau para uma linha reta , em que é a</p><p>inclinação e é a interceptação da linha.</p><p>Para uma reação de primeira ordem, portanto, um gráfico de em função do tempo fornece uma linha</p><p>reta com uma inclinação de e uma interceptação de . Importante destacar que uma reação que não</p><p>seja de primeira ordem não produzirá uma linha reta (BROWN et al., 2016).</p><p>Se for igual a 1, dizemos que a reação é de primeira ordem em relação a .</p><p>Se for igual a 2, significa que a reação é de segunda ordem em relação a .</p><p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 18/25</p><p>Uma reação de segunda ordem é aquela para a qual a taxa depende de uma concentração de reagente</p><p>elevada à segunda potência zero ou das concentrações de dois reagentes, cada um elevado à primeira</p><p>potência.</p><p>A equação para reações de segunda ordem é dada por . Essa equação também apresenta</p><p>quatro variáveis, sendo que qualquer uma delas pode ser calculada conhecendo as outras três. Ela tem a</p><p>forma de uma linha reta.</p><p>Se a reação for de segunda ordem, um gráfico de versus resulta em uma linha reta com inclinação e</p><p>interceptação .</p><p>Uma maneira de distinguir as leis de taxa de primeira e segunda ordens é representar graficamente e</p><p>em relação a . Se o gráfico for linear, a reação é de primeira ordem, mas, se o gráfico for linear,</p><p>então a reação é de segunda ordem (BROWN et al., 2016).</p><p>Como pudemos compreender, a velocidade de reação geralmente é</p><p>diretamente proporcional à concentração dos reagentes, porém outros</p><p>fatores podem influenciar. Nesse sentido, escreva um texto dissertativo</p><p>sobre os fatores que afetam a velocidade de reação, abordando</p><p>características principais e como cada um deles pode ser empregado para</p><p>beneficiar um processo químico. Depois, compartilhe sua pesquisa com</p><p>seus colegas!</p><p>Vamos Praticar!</p><p>1.4 Métodos para obtenção da lei de velocidade a partir</p><p>de dados experimentais</p><p>As leis de taxas para todas as reações elementares possíveis são fornecidas na tabela a seguir. Observe como</p><p>cada lei de velocidade segue diretamente da molecularidade da reação. É importante lembrar, entretanto, que</p><p>não podemos dizer, simplesmente olhando para uma equação química geral equilibrada, se a reação envolve</p><p>uma ou várias etapas elementares. Além disso, na prática, vários fatores estão associados à ocorrência dessa</p><p>reação.</p><p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 19/25</p><p>#PraCegoVer: na tabela, temos três colunas e sete linhas. Na primeira linha, encontramos os títulos de</p><p>molecularidade, reação elementar e lei de velocidade. Para a molecularidade, na primeira coluna, temos</p><p>unimolecular, bimolecular, bimolecular, termolecular, termolecular e termolecular, repetindo mesmo. Na</p><p>segunda coluna, de reação elementar, temos A → produtos, A + A → produtos, A + B → produtos, A + A + A →</p><p>produtos, A + A + B → produtos e A + B + C → produtos, respectivamente. Já na última coluna, de lei de</p><p>velocidade, há k [A], k [A]2, k [A] [B], k [A]3, k [A]2[B] e k [A] [B] [C], respectivamente.</p><p>As reações elementares também podem ser referidas como simples ou mecanisticas. A superposição no tempo</p><p>de reações elementares leva à reação observada experimentalmente. Para determinar experimentalmente a</p><p>lei de velocidade de uma reação específica, uma série de experimentos deve ser realizada, com várias</p><p>concentrações iniciais de reagentes. A lei de velocidade inicial é, então, medida para cada uma das reações.</p><p>1.4.1 Planejamento de experimentos para determinação da lei de velocidade</p><p>Existem duas maneiras principais de medir as concentrações das reações: medindo as mudanças em uma</p><p>propriedade física observável ou tomando amostras da solução da reação e medindo a concentração</p><p>diretamente.</p><p>Segundo Vallance (2017), ao planejar experimentos para a determinação da lei de velocidade, é importante</p><p>projetá-los para que utilizem propriedades químicas ou físicas, a fim de medir as taxas de reação. As medições</p><p>físicas podem ser realizadas em um sistema enquanto ele está reagindo.</p><p>Essas medições têm a vantagem de não atrapalhar o sistema, podendo ser feitas durante a reação. Exemplos</p><p>são as mudanças no volume, na temperatura e na absorção de uma solução.</p><p>Tabela 2 - Reações elementares e suas leis de velocidade</p><p>Fonte: Elaborada pelo autor, baseada em ATKINS; JONES, 2011.</p><p>De acordo com Galembeck et al. (2007), os indicadores da indústria</p><p>química global são impressionantes. Trata-se de um dos maiores setores</p><p>industriais do globo. No Brasil, é o segundo maior da indústria de</p><p>Você sabia?</p><p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 20/25</p><p>Para determinar experimentalmente as taxas de reação, precisamos medir as concentrações de reagentes ou</p><p>produtos ao longo de uma reação química. Se conhecermos a ordem da reação, podemos representar</p><p>graficamente os dados e verificar seu comportamento.</p><p>1.4.2 Determinação da lei de velocidades a partir de dados experimentais</p><p>Uma reação de ordem zero é aquela cuja taxa é independente da concentração. Nos referimos a elas como de</p><p>ordem zero porque também poderíamos escrever sua taxa de modo que</p><p>o expoente do reagente na lei da</p><p>taxa seja zero. Se um reagente for de ordem zero, ele não é colocado na equação de velocidade da reação.</p><p>Conforme Green e Perry (2008), em uma reação de primeira ordem, a taxa de reação é diretamente</p><p>proporcional à concentração de um dos reagentes. O tipo mais simples de reação de segunda ordem é aquele</p><p>cuja taxa é proporcional ao quadrado da concentração de um reagente.</p><p>Para determinar a lei de velocidade e ordem de reação a partir de dados experimentais, devemos verificar se a</p><p>variação na concentração inicial de algum reagente aumenta ou não a velocidade da reação. A fim de</p><p>especificar a ordem de reação para cada reagente, devemos, a partir dos resultados obtidos no experimento,</p><p>comparar as mudanças nas taxas de reação iniciais com as mudanças correspondentes nas concentrações</p><p>iniciais.</p><p>Dessa forma, conseguimos analisar se as mudanças são características de reações de ordem zero, de</p><p>primeira ou de segunda ordens. Se a concentração de uma espécie aumenta por um fator , a velocidade</p><p>aumenta pelo fator , que indica qual é a ordem da reação: (ordem zero), (primeira ordem) e</p><p>(segunda ordem).</p><p>Compreendido a respeito do assunto, vamos a mais uma atividade antes de finalizarmos o conteúdo? Confira a</p><p>proposta na sequência!</p><p>transformação, perdendo apenas para o setor de alimentos. Segundo</p><p>especialistas, as inovações em produtos e tecnologia causaram um real</p><p>crescimento da indústria química durante o século XX.</p><p>Teste seus conhecimentos</p><p>(Atividade não pontuada)</p><p>Contextualização: De acordo com Cónsul et al. (2004), os óxidos de nitrogênio são provenientes de fontes</p><p>naturais, como atividade vulcânica, queima de biomassa e atividade bacteriana. No entanto, o tráfego</p><p>automobilístico e a combustão em caldeiras e fornos constituem as principais fontes de formação desses</p><p>óxidos, que são considerados importantes contaminantes ambientais, devido à sua participação na chuva</p><p>ácida.</p><p>CÓNSUL, J. M. D. et al. Decomposição catalítica de óxidos de nitrogênio. Química Nova, São Paulo, v. 27,</p><p>n. 3, p. 432-440, maio/jun. 2004. Disponível em: https://www.scielo.br/pdf/qn/v27n3/20171.pdf</p><p>(https://www.scielo.br/pdf/qn/v27n3/20171.pdf). Acesso em: 9 jan. 2021.</p><p>https://www.scielo.br/pdf/qn/v27n3/20171.pdf</p><p>https://www.scielo.br/pdf/qn/v27n3/20171.pdf</p><p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 21/25</p><p>Finalmente, para determinarmos o valor de , basta utilizarmos a lei de velocidade obtida e os dados de algum</p><p>dos experimentos. Com isso, podemos dizer que a ordem de uma reação é a potência à qual a concentração</p><p>dessa espécie está elevada na equação de velocidade de reação.</p><p>Ao que pudemos perceber, a cinética química possibilita estudar a velocidade das reações. Por meio desse</p><p>estudo, é possível obter informações de grande utilidade, garantindo maior entendimento de como as reações</p><p>ocorrem.</p><p>Nesse sentido, suponhamos a seguinte situação: a reação que ocorre quando o escapamento libera NO na</p><p>atmosfera pode ser vista a seguir: 2 NO + O → 2 NO . Visando obter a lei de velocidade da reação e</p><p>determinar a ordem de reação dos reagentes, foi realizado um experimento.</p><p>Fonte: Elaborada pelo autor, baseada em ATKINS; JONES, 2011.</p><p>ATKINS, P. W.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 5. ed.</p><p>Porto Alegre: Bookman, 2011.</p><p>Considerando as informações presentes no texto e a tabela apresentada anteriormente, analise as</p><p>afirmativas a seguir.</p><p>I. A reação é de primeira ordem em NO e de segunda ordem em O .</p><p>II. A reação global é de terceira ordem.</p><p>III. A reação é de ordem zero em NO e de primeira ordem em O .</p><p>IV. A reação é de segunda ordem em NO e de primeira ordem em O .</p><p>Está correto o que se afirma em:</p><p>(g) 2(g) 2(g)</p><p>2</p><p>2</p><p>2</p><p>a. II e IV.</p><p>b. I, II e III.</p><p>c. I e II.</p><p>d. III e IV.</p><p>e. I, III e IV.</p><p>Verificar </p><p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 22/25</p><p>Para fecharmos, escreva um texto dissertativo descrevendo algumas</p><p>técnicas modernas ou clássicas para monitorar a concentração das</p><p>espécies no meio reacional. Mencione as principais características dessas</p><p>técnicas, o preço dos equipamentos, os benefícios e a viabilidade de seu</p><p>emprego para monitorar a velocidade de reação dos componentes.</p><p>Lembre-se de compartilhar com os colegas e debater sobre esse tema</p><p>com eles!</p><p>Vamos Praticar!</p><p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 23/25</p><p>Chegamos ao fim da primeira unidade da disciplina de Cinética e Reatores</p><p>Homogêneos. Aqui, pudemos discutir as principais características dos reatores</p><p>químicos, enfatizando diferentes classificações, propriedades e características</p><p>operacionais. Também pudemos estudar de forma aprofundada os principais reatores</p><p>químicos utilizados pela indústria química, introduzindo conceitos de projeto de</p><p>reatores, como obter informações cinéticas e termodinâmicas de reações, conceito de</p><p>conversão e as equações de projeto de reatores. Além disso, discutimos sobre as</p><p>informações relacionadas a questões cinéticas, como obter a lei de velocidade para</p><p>certa reação e como determiná-la a partir de dados experimentais.</p><p>Nesta unidade, você teve a oportunidade de:</p><p>Conclusão</p><p>conhecer as principais características dos reatores mais comuns da indústria, com</p><p>ênfase na operação, nos componentes e nas equações de balanço molar;</p><p>verificar quais são os reatores mais apropriados para diferentes escalas de</p><p>produção, pensando na complexidade da reação e operação, bem como nos custos;</p><p>identificar a importância e o papel dos reatores na indústria química, abordando</p><p>reatores modernos e emprego de diferentes tecnologias;</p><p>entender que existem diferentes modelos matemáticos propostos para projetar</p><p>distintos tipos de reatores, mas algumas informações devem ser obtidas</p><p>experimentalmente, considerando desvios das condições ideais;</p><p>aprender a determinar a constante de velocidade e a ordem de reação de reações</p><p>químicas;</p><p>identificar a ordem da reação por meio de análise gráfica;</p><p>estudar detalhadamente alguns métodos de obtenção de leis de velocidade;</p><p>verificar quais são os cálculos necessários para determinar informações cinéticas de</p><p>reações químicas a partir de dados experimentais.</p><p>ASHE, R. et al. Sensing change in batch reactors. Chemical Engineering, [s. l.], v. 115, n. 3, p. 56-59,</p><p>2008.</p><p>ATKINS, P. W.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente.</p><p>5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2011.</p><p>Referências</p><p>29/03/2024, 17:40 Cinética e reatores homogêneos</p><p>https://codely-fmu-content.s3.amazonaws.com/Moodle/EAD/Conteudo/ENG_CIREHO_21/unidade_1/ebook/index.html# 24/25</p><p>BROWN, T. L. et al. Química: a ciência central. 13. ed. São Paulo:</p><p>Pearson Education do Brasil, 2016.</p><p>CANO, N. D. Produção de metano a partir do licor pré-tratado a partir</p><p>da casca de laranja em reator anaeróbio em batelada. 2018.</p><p>Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) – Universidade Estadual</p><p>de Campinas, Campinas, 2018. Disponível em:</p><p>http://repositorio.unicamp.br/jspui/bitstream/REPOSIP/332343/1/Can</p><p>o_NicolasDuarte_M.pdf</p><p>(http://repositorio.unicamp.br/jspui/bitstream/REPOSIP/332343/1/Can</p><p>o_NicolasDuarte_M.pdf). Acesso em: 9 jan. 2021.</p><p>COKER, A. K. Ludwig's applied process design for chemical and petrochemical plants. Reino</p><p>Unido: Gulf Professional Publishing, 2014.</p><p>COUPER, J. R. et al. Chemical process equipment. 3. ed. Reino Unido: Butterworth-Heinemann,</p><p>2012.</p><p>FOGLER, H. S. Cálculo de reatores: o essencial da engenharia das reações químicas. Rio de</p><p>Janeiro: LTC, 2014.</p><p>GALEMBECK, F. et al. Indústria química: evolução recente, problemas e oportunidades. Química</p><p>Nova, São Paulo, v. 30, n. 6, p. 1413-1419, nov./dez. 2007. Disponível em:</p><p>https://www.scielo.br/pdf/qn/v30n6/a08v30n6.pdf</p><p>(https://www.scielo.br/pdf/qn/v30n6/a08v30n6.pdf).</p><p>Acesso em: 9 jan. 2021.</p><p>GREEN, D. W.; PERRY, R. H. 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