CINETICA.UMC.2017.2

UNIVERSIDADE DE MOGI DAS CRUZES
8º ENGENHARIA QUÍMICA / 7º BACHARELADO EM QUIMICA
PROF. HERNANDES DE SOUZA BRANDÃO
APONTAMENTOS DE
CINÉTICA INDUSTRIAL
MOGI DAS CRUZES/SP
AGOSTO/2017
UNIVERSIDADE DE MOGI DAS CRUZES - SP
PLANO DE ENSINO
CURSO: ENGENHARIA QUÍMICA / BACHARELADO EM QUIMICA
PERÍODO: 8º / 7º (1 MÓDULO / SEMANA) 
TURNO: NOTURNO / MATUTINO
DISCIPLINA: CINÉTICA INDUSTRIAL
ANO DE EXERCÍCIO: 2017
PROFESSOR: HERNANDES DE SOUZA BRANDÃO
1. OBJETIVO:
 Capacitar o aluno a:
Identificar o interesse da cinética química, como critério complementar da termodinâmica, para o conhecimento das reações químicas;
Citar as finalidades da cinética química para os processos químicos industriais;
Definir os fatores que afetam a velocidade das reações químicas;
Aplicar técnicas experimentais para determinação dos parâmetros cinéticos;
Interpretar dados cinéticos experimentais;
Equacionar a velocidade das reações químicas.
2. EMENTA:
 Classificação das reações químicas; Definição de Velocidade das Reações Químicas;
Caracterização Matemática de Sistemas com Reações Simples e com Reações Múltiplas; Obtenção e Interpretação de Dados Cinéticos Experimentais; Catálise.
3. CONTEÚDO PROGRAMÁTICO:
 3.1. Introdução:
 3.1.1. Definição de Cinética Química.
 3.1.2. Campo de Aplicação da Cinética Química.
Breve Histórico do Estudo de Cinética Química.
Reação Química: definição e classificação.
Variáveis que afetam a velocidade da reação.
 3.2. Velocidade de Reação:
Definição.
Representação empírica da velocidade da reação (Efeito da Concentração).
Conceitos fundamentais: 
 Cinética química homogênea e heterogênea;
 Mecanismo de reação;
 Molecularidade;
 Ordem de reação; 
 Reações elementares e não-elementares; 
 Reações simples e múltiplas.
 3.3. Caracterização Matemática de Sistemas com Reações Simples.
 3.3.1. Sistemas a Volume Constante;
 3.3.2. Sistemas a Volume Variável.
 3.4. Obtenção e Interpretação de Dados Cinéticos.
 3.4.1. Introdução.
 3.4.2. Obtenção de Dados Cinéticos Experimentais.
 3.4.3. Interpretação de Dados Cinéticos Experimentais.
 3.4.3.1. Método Integral.
 3.4.3.2. Método Diferencial.
 3.5. Efeito da Temperatura:
 3.5.1. Influência da Temperatura segundo a Lei de Arrhenius.
 3.5.2. Influência da Temperatura segundo a Termodinâmica.
 3.5.3. Influência da Temperatura segundo a Teoria das Colisões.
 3.5.4. Influência da Temperatura segundo a Teoria do Estado de Transição.
3.6.Efeito do Catalisador:
Definição de: Catalisador, Inibidor, Biocatalisador, Veneno, Promotor
Classificação da Catálise.
Exemplos de Aplicação.
3.7.Caracterização Matemática de Sistemas Com Reações Múltiplas.
Introdução.
Reações em série.
Reações paralelas.
Reações mistas série-paralelas.
Reações não-elementares
3.7.5.1. Princípio do Estado Estacionário
Reações Enzimáticas.
BIBLIOGRAFIA 
BÁSICA:
SILVEIRA, B.I. – “Cinética Química das Reações Homogêneas” – Editora Edgard Blücher Ltda. – São Paulo – 1996.
FOGLER, H. S. – “Elementos de Engenharia das Reaações Químicas” – 3ª Edição – LTC Editora – Rio de Janeiro – 2002.
SANTOS, A. M. N. – “Reactores Químicos” – Vol. 1 – Fundação Calouste Gulbenkian – Lisboa – 1990.
ATKINS, P.W.; DE PAULA, J. “Físico-Química” – 2 volumes – Trad. Edílson Clemente da Silva - 8ª edição – Livros Técnicos e Científicos Editora – Rio de Janeiro – 2008.
COMPLEMENTAR:
SOUZA, Edward de. Fundamentos de Termodinâmica e Cinética Química. Belo Horizonte: UFMG. 2005.
LEVENSPIEL, O. – “Engenharia das Reações Químicas” – Editora Edgard Blücher Ltda. – São Paulo – 2000.
LAIDLER, K. J. – Cinetica de Reacciones. Madrid: Alhambra.1972.
PEREIRA NETTO, J.C. – “Reflexões sobre Conceitos da Cinética Química e Equilíbrio Químico”. Mogi das Cruzes: Edição do Autor. 2004.
GLASSTONE, Samuel; LAIDLER, Keith J.; EYRING, Henry. Theory of rate processes. London: McGraw-Hill. 1941.
METODOLOGIA
5.1.Aulas Expositivas: quadro de giz e retroprojetor
5.2.Discussão de problemas em grupo
5.3.Provas escritas individuais
5.4.Trabalhos de pesquisa e produção em grupo e individual.
5.5.Uso de programa computacional
CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO
M1 = P1 
M2 = 0,7 P1 + 0,3 PI
MS = ( M1 + 2 M2 ) / 3
MF = (MS + PR) / 2
 
 1º BLOCO
1. INTRODUÇÃO À CINÉTICA QUÍMICA
DEFINIÇÃO:
 Cinética química é um ramo da Físico-Química que estuda a velocidade das reações e os fatores que afetam a velocidade. Estes fatores são: temperatura, pressão, concentração dos reagentes, catalisador, superfície de contato entre os reagentes, luz e eletricidade; além destes, constituem também fatores influentes na velocidade das reações químicas os parâmetros que controlam os vários processos de transportes físicos, tais como as condições de fluxo, o grau de mistura e os parâmetros envolvidos na transferência de calor e massa. Enquanto a termodinâmica está interessada apenas nos estados inicial e final de um processo, a cinética química está interessada nos detalhes da transformação do sistema de um estado a outro, bem como, no tempo necessário para essa transformação.
 O estudo da cinética química é bastante complexo, pois envolve uma grande quantidade de variáveis. Devido a isto, para cada caso, é necessário recorrer às experiências laboratoriais e na maioria das vezes é necessários realizá-las para todo intervalo possível de condições operacionais, sendo raramente possível extrapolar dados em bases puramente teóricas.
 A cinética química está diretamente relacionada ao estabelecimento do mecanismo químico da reação, à obtenção de dados cinéticos experimentais, à correlação destes dados cinéticos pelo emprego de gráficos, tabelas ou equações matemáticas, ao projeto do reator apropriado ao processamento de uma reação específica e à especificação de condições operacionais do mesmo.
CAMPO DE APLICAÇÃO DA CINÉTICA QUÍMICA
Na corrosão, estimativa do tempo de vida dos materiais;
Na farmácia e engenharia de alimentos, estimativa do tempo de validade de medicamentos, alimentos e bebidas;
Na engenharia ambiental, determinação do tempo de biodegradação de materiais, principalmente os sintéticos na natureza;
Na físico-química, como instrumento indispensável no conhecimento da natureza do sistema reagente, formação e quebra das ligações químicas, quantidades energéticas e condições de estabilidade da reação;
Na Física, determinar a desintegração radioativa de certos isótopos de elementos químicos;
Na Geologia, determinar a idade geológica de um mineral e, consequentemente, estimar a idade da Terra;
Na Arqueologia, determinar a idade de um fóssil como também determinar a idade do aparecimento do homem na Terra, aplicando a lei cinética em crânios e ossos encontrados por pesquisadores;
No teste de doping usado pelo Comitê Olímpico Internacional para investigar a existência de substâncias anabolizantes e estimulantes no organismo do atleta ingeridas possivelmente antes dos jogos para o seu melhor desempenho.
Na química orgânica, o valor da cinética química é grande, pois o modo de reagir dos compostos traz informações sobre sua estrutura. Além disso, é um instrumento que permite investigar a força das ligações químicas e a estrutura molecular dos compostos.
Constitui a base de importantes teorias da combustão e da dissolução no estudo da transferência de massa e calor, sugerindo, por outro lado, meios para determinação da velocidade com que ocorrem fenômenos em outras áreas de estudo.
Na engenharia química, a cinética de uma reação precisará ser conhecida se queremos projetar adequadamente o equipamento