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Aluna: Tamires da Silva Santos
Turma: 8842
Lista de exercícios l – Tecnologia Química
1. Explique a importância da catálise na indústria química atual. Como ela se inter-relaciona com os princípios da química verde?
R = A catálise é um caminho mais fácil, para ocorrer uma reação química. E o catalisador é uma substância que oferece essa alternativa, normalmente o catalisador acelera uma reação reduzindo a energia de ativação ou alterando o mecanismo de reação, além disso economiza o dinheiro porque a planta não precisa operar por tanto tempo para produzir a mesma quantidade de produtos. O catalisadores também permitem que a reação funcione a uma temperatura muito mais baixa. Isso reduz a energia gasta em uma reação, o que é bom para o desenvolvimento sustentável. A química verde é um ramo da química que busca diminuir ou eliminar o uso de substâncias que promovem poluição, com isso a catálise está no centro da química verde, um exemplo disso é a produção de plástico que historicamente foi produzido a partir de petróleo, está agora sendo produzido através do álcool advindo da cana-de-açúcar, em um processo sustentável, entre outros meios, pela modificação dos catalisadores empregados na produção.
2. Defina o fenômeno da catálise. Explique os diversos tipos de catálise encontradas nos processos industriais. Defina-os.
R = Catálise é o processo de modificar uma reação química com o uso de um catalisador. Esse processo só funciona com produtos químicos que já possuem uma reação e é usado para acelerar a reação para fins comerciais. A catálise ocorre mais rápido do que uma reação química padrão porque os catalisadores requerem menos energia de ativação, que é o nível mínimo de energia necessário para iniciar uma reação química. Existem dois tipos principais de catalisadores usados ​​para catálise: heterogêneo ou homogêneo. Um catalisador heterogêneo possui moléculas que não estão na mesma fase dos reagentes, enquanto as moléculas de um catalisador homogêneo estão na mesma fase dos reagentes. Normalmente, um catalisador heterogêneo é sólido, enquanto os reagentes são gasosos ou líquidos. Já os catalisadores homogêneos estão na mesma fase do reagente, normalmente gasoso ou líquido.
3. Como se explica a ação dos catalisadores nos parâmetros cinéticos das reações químicas. Como atuam para reduzir o tempo de reação?
R = Um catalisador é uma substância que acelera a taxa de reação sem ser alterada ou gasta. Ele faz isso reduzindo a energia de ativação necessária para o início da reação (as partículas precisam colidir com energia suficiente). Ele reduz a energia de ativação necessária ao fornecer um caminho alternativo para a reação que requer menos energia de ativação, o que significa que a taxa de reação será mais rápida, pois haverá mais colisões bem-sucedidas.
4. Quais são as vantagens da catálise homogênea em relação à catálise heterogênea.
R = Uma vantagem da catálise homogênea é que há um alto grau de interação entre o catalisador e as moléculas do reagente devido ao fato de ambos estarem na mesma fase (em oposição à catálise heterogênea), maior atividade e seletividade, facilidade de monitoramento espectroscópico e locais de reação controlados e ajustáveis.
5. Explique a afirmação : “A catálise heterogênea é um fenômeno de superfície”. Como se dá este processo?
R = Porque tem-se uma limitação da catálise heterogênea que é a disponibilidade da área de superfície no catalisador. Quando a superfície do catalisador está completamente saturada com moléculas de reagente (ou seja, nenhum reagente pode caber na superfície), o ciclo de reação não pode continuar até que algumas das moléculas do produto deixem a superfície, permitindo que algum espaço se abra novamente para novas moléculas de reagente.
6. O que são Reatores Químicos?
Reator químico é um recipiente onde ocorrem reações químicas, transferências de massa e calor.
7. Cite as razões para o uso de reatores químicos em processos industriais.
R = Eles maximizam a geração de produtos desejados e de maior valor agregado,com maior eficiência e rendimento para o processo, gerando o mínimo de custos de operação. Além disso, pode formar intermediários a serem empregados em novos processos, além de possibilitar a operação em limites e normas preestabelecidas de segurança, e de respeito ao meio ambiente.
8. Explique as diferenças entre reatores ideias x reatores não-ideais.
R = Reatores ideais : os reatores nos quais todas as moléculas de reagente passam a mesma quantidade de tempo (espaço-tempo) no reator.
Reatores não ideais: O reator no qual as moléculas têm diferentes espaços temporais denominados reatores não ideais. As razões para não ideais podem ser tempo morto e etc. Para reatores não ideais, existem diferentes modelos para explicar a não idealidade
9. Em relação à escala de produção (volume produção), como podemos subdividir os tipos de reatores. Caracterize cada fase descrita, informando suas vantagens, objetivos…
R = Podem ser de escala laboratorial/bancada, piloto e industrial.
10. Quais as principais observações percebidas quando se realiza um ‘scale- up’ em um processo industrial.
R = É a capacidade de descobrir as regras quantitativas que descrevem a operação de um reator químico em diferentes escalas, condições de operação e com diferentes tecnologias de reação.
11. Quais são os principais tipos de reatores ideais básicos usados nos processos industriais? Defina-os , identificando suas vantagens.
R = Reator descontínuo: Um reator descontínuo é um recipiente no qual é introduzida uma quantidade finita de reagentes. A pressão e a temperatura são então alteradas, muitas vezes com catalisadores, de forma a favorecer os produtos desejados. No final do ciclo, uma quantidade finita de produto é extraída. A maior vantagem é a sua versatilidade. O mesmo reator pode ser usado para reagir quimicamente com uma variedade bastante diferente de reagentes. Os reatores de batelada são usados ​​especialmente nos casos em que a reação produz muitos produtos. Esses reatores são frequentemente usados ​​em laboratórios para estudar a cinética dos sistemas de reação de fase líquida.
Reator Tubular: É um tubo sem agitação em que todas as partículas escoam as mesmas velocidades na direção do fluxo, varia inversamente nas concentrações de reagentes e produtos durante o caminho do tubo. Suas vantagens são: a manutenção relativamente fácil, além da produção da conversão mais alta por volume de reator dentre os reatores com escoamento.
Reator de mistura: Os reagentes entram no reator a uma certa taxa de fluxo de massa, reagem dentro do vaso por algum tempo ditado pelo espaço-tempo do reator e então eles formam produtos. Os produtos fluem para fora do reator com a mesma taxa de fluxo de massa. Um espaço de tempo é o tempo necessário para processar o volume de um reator. A maior vantagem de usar um CSTR nas indústrias é que ele pode produzir uma grande quantidade de produtos e, sendo um reator de estado estacionário contínuo, o reator pode funcionar por horas a fio.
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