Relatório - Cinética Heterogênea

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA (UFV) 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA E ENGENHARIA QUÍMICA 
ENQ 273 – LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA III 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PRÁTICA 8 - Cinética heterogênea 
 
Mattheus Almeida Begali – 75384 
Thalles Mercês Carreiro – 83020 
 
 
 
 
 
 
VIÇOSA - 2017 
Introdução 
 Reações catalíticas são amplamente utilizadas na indústria devido às 
suas vantagens de operação. As reações químicas utilizadas em processos 
industriais podem ser catalisadas com o objetivo de diminuir custos 
operacionais, uma vez que o catalisador acelera ou viabiliza a formação dos 
produtos desejados. 
 As catálises podem ser classificadas em heterogêneas e homogêneas. A 
catálise homogênea acontece quando o catalisador está na mesma fase 
(normalmente, líquida) que os reagentes. Já a catálise heterogênea acontece 
quando o catalisador está em uma fase diferente da dos produtos. Sua 
vantagem principal está na facilidade de separação e reutilização do 
catalisador para outros processos, uma vez que este não é consumido durante 
a reação. Além disso, a catálise heterogênea permite, normalmente, que 
condições mais extremas de operação sejam utilizadas, quando necessário. 
(CALTECH, 2017) 
 A utilização de catalisadores tem o objetivo de diminuir a energia de 
ativação total da reação através da criação de etapas intermediárias com 
menores energias de ativação. Um exemplo é a figura 1, que demonstra a 
reação de oxidação do CO a . 
 
Figura 1 - Diagrama esquemático para oxidação do CO sendo catalisada com 
platina ( ) 
 Uma vez que neste processo as etapas de adsorção dos reagentes e 
dessorção dos produtos influenciam na taxa reacional, o formalismo de 
Langmuir-Hinshelwood traz uma forma de se determinar a este parâmetro 
quando há um catalisador heterogêneo no meio reacional. 
 Em uma reação química com reagentes adsorvidos, temos que a taxa é 
proporcional a velocidade específica da reação, . Para cada reagente 
absorvido, há um termo pelo qual a taxa aparece multiplicada: 
 
 
, onde r 
é um reagente adsorvido e o somatório no denominador corresponde a soma 
de todos os termos referentes a espécies adsorvidas, reagentes ou 
produtos. De uma forma geral, a taxa pode escrita da seguinte forma: 
 
 
 
 
 
 Através de informações sobre a reação química e suposições, podemos 
escrever a expressão de taxa mais adequada quando analisamos uma série de 
ensaios envolvendo a pressão de um elemento ( ) e a taxa de reação. 
 
 DETERMINAÇÃO DA TAXA DE REAÇÃO 
 
A reação + → foi estudada através de um reator diferencial 
utilizando um catalisador comercial. Os seguintes dados foram reportados para 
a reação em questão: 
 
 
 
Para o cálculo da taxa de reação, foram montadas algumas hipóteses e o 
comportamento da regressão não linear foi avaliado. 
 
 
Hipótese 1 - CO adsorvido e em fase gasosa 
Expressão de taxa: 
 
 
 
 
R² - 0.5348 
 - -0.6466 
 - -0.0173 
 - 
 - 1.3079 
 
Mecanismo 1: 
 
 
 
 
 
 
Hipótese 2 - CO e adsorvidos 
Expressão de taxa: 
 
 
 
 
 
R² - 0.9874 
 - 2.3154 
 - 0.0289 
 - 2.8194 
 - 2.1042 
 
Mecanismo 2: 
 
 
 
 
 
 
 
Hipótese 3 - CO adsorvido ocupando dois sítios ativos e em fase gasosa 
Expressão de taxa: 
 
 
 
 
 
R² - 0.8085 
 - 0.01464 
 - 9.951 
 - 
 - 4.0993 
 
Mecanismo 3: 
 
 
 
 
 
 
 
Hipótese 4 - CO adsorvido ocupando dois sítios ativos e adsorvido 
Expressão de taxa: 
 
 
 
 
 
 
R² - 0.9883 
 - 28.32 
 - 0.004362 
 - 1.4352 
 - 1.0752 
 
Mecanismo 4: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conclusão 
O método de regressão não linear nos indica uma possível forma reacional de 
uma reação química através da correlação não-linear (R²). No entanto, os 
resultados devem ser interpretados além deste coeficiente, pois o raciocínio de 
cinética de reatores pode nos levar a uma conclusão diferente do resultado 
meramente numérico. Apesar de as hipóteses 2 e 4 apresentarem ótimas 
correlações, é muito mais provável que o mecanismo mais aceito para a reação 
química em questão seja a adsorção do CO e , a reação aditiva formando 
 adsorvido e este composto se dessorvendo em seguida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
CALTECH. Disponível em: <http://www.caltech.edu/>. Acesso em 14/06/2017. 
FOGLER, S. C., Elementos de Engenharia das Reações Químicas, 3ª ed., 
Editora LTC, 2002. 
LEVENSPIEL, O., Engenharia das Reações Químicas, Tradução da 3ª ed., 
Editora Blucher, 2000.