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CINETICA.UMC.2017.2

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(a) triplicando-se a concentração de A e reduzindo-se a concentração de B à metade, a velocidade da reação quadruplica.
(b) quadruplicando-se a concentração de A e a de B, a velocidade da reação é multiplica por um fator igual a 18.
Resp.: ordem 1,58 para A e 0,505 para B.
 15. Determinar as ordens parciais, ordem global e a velocidade específica da reação química em fase líquida: 
 A + B + 2C D + E + 3F, sabendo-se que os dados experimentais revelam:
	CA, mol/L
	CB, mol/L
	CC, mol/L
	−rA . 103 , mol / (L . min)
	0,25
	0,50
	0,40
	1,0350
	0,50
	0,40
	0,25
	5,3000
	0,50
	0,50
	0,50
	3,3125
	0,25
	0,80
	1,20
	0,5521
 
 Resp.: - rA = 1,3248 . 102 CA2 . CB . CC1
 16. Determinar as ordens parciais, ordem global e a constante de velocidade da reação química, em fase líquida, M + 2N + R P + 3S, cujos dados experimentais revelam:
	[M], mol/L
	[N], mol/L
	[R], mol/L
	rA, mol/ (L.h)
	0,25
	0,40
	0,50
	0,1847
	0,25
	0,50
	0,40
	0,1652
	0,50
	0,30
	0,40
	0,9694
	0,50
	0,40
	0,25
	0,8787
 Resp.: - rA = 1,25 [M]2 . [N]0,75 . [R]0,25
 
 17. Determinar as ordens parciais, ordem global e a constante de velocidade da reação química, em fase líquida, A + B + R P + 3S, cujos dados experimentais revelam:
	[A], mol/L
	[B], mol/L
	[R], mol/L
	rA x 105 , mol/ (L.h)
	0,50
	0,25
	0,40
	9,882
	0,80
	0,75
	0,50
	135,8
	0,25
	0,40
	0,50
	2,210
	0,20
	0,50
	0,80
	1,789
Resp.: - rA = 5,0 . 103 . [A]3 . [B]1 . [R]0,5
 18. Considerando a reação elementar de oxigênio se transformando em ozônio, 3 O2 → 2 O3, o que acontecerá com a velocidade da reação se triplicarmos a concentração de oxigênio? Resp. A velocidade aumentará 27 vezes. 
3º BLOCO 
3. CARACTERIZAÇÃO MATEMÁTICA DE SISTEMAS COM REAÇÕES QUÍMICAS SIMPLES, HOMOGÊNEAS (FASE LÍQUIDA E GASOSA) E IRREVERSÍVEIS.
3.1. A expressão de velocidade de consumo de A, por definição.
 Seja a expressão de velocidade de consumo do reagente limite A:
 (3.1)
 Inserindo na expressão acima o termo de concentração, que é um dos fatores que afetam a velocidade, a partir de:
 (3.2)
 A expressão (3.1) fica:
 (3.3) 
 Nos sistema a volume constante (V=V0), isto é, sistemas em fase líquida, dV/dt = 0, e a expressão fica:
 (3.4)
 LEVENSPIEL (1974) comenta que, nos reatores de volume variável (V≠ V0), isto é, nos sistemas em fase gasosa, poderemos evitar o uso trabalhoso da expressão com os dois termos da equação (3.3) se usarmos a fração de conversão volumétrica (A , letra grega “épsilon”) em lugar da concentração como variável. Contudo, tal simplificação só poderá ser efetuada se admitirmos a restrição de que o volume do sistema reagente varia linearmente com a conversão, mostrada por SILVEIRA (1996):
 (3.5)
 Para sistemas gasosos, onde o processo é isobárico (P = P0) e isotérmico (T = T0) e o fator de compressibilidade (Z) não varia de forma significativa com o curso da reação, podendo-se admitir Z = Z0 , tem-se:
 (3.6)
onde A é dada pela expressão, indicada por FOGLER (2002, P.75-78), intimamente ligada à estequiometria da reação em fase gasosa (Lei volumétrica de Gay-Lussac):
 (3.7)
onde: yA0 é a fração em quantidade de matéria do reagente-limite A no início da reação; e n ( representado também por delta minúsculo, ) é a variação dos coeficientes estequiométricos da reação química (n= =nprodutos nreagentes), obrigatoriamente para quando o coeficiente estequiométrico de A na equação química for igual a 1.
 Logo, sabendo-se que para A na reação tem-se:
 (3.8)
 Substituem-se as equações (3.6) e (3.8) em (3.1), simplifica-se-a e chega-se facilmente a:
 (3.9)
que é a expressão de velocidade de consumo de A em sistemas a volume variável (fase gasosa), em que V≠V0 e A ≠ 0.
 Para sistemas a volume constante (fase líquida), V = V0 e A = 0 (sem contração nem expansão de volume do sistema reacional), a equação 3.9 fica:
 (3.10)
3.2. A expressão de velocidade segundo a Lei da Ação das Massas (Guldberg-Waage):
Primeiramente, vamos escrever a expressão de concentração em mol do reagente limite A em função da sua conversão fracional, CA = CA (XA). A partir da equaçõ (3.8):
 
Dividindo-se membro a membro pelo V:
 (3.11)
Para as mesmas condições iniciais, pode-se escrever na equação acima a equação (3.6). Logo a eq. (3.11) fica:
 (3.12)
Como nA / V = CA e nA0 / V0 = CA0 , tem-se, a concentração em mol de A em função da sua conversão fracional, em fase gasosa (sistema a volume variável), em processo isotérmico e isobárico:
 (3.13)
Para sistemas a volume constante (fase líquida), A = 0, que conduz a (3.13) a:
 (3.14)
3.3. Caracterização matemática de sistemas a volume variável (fase gasosa) com reações simples, homogêneas, irreversíveis:
* Para reações do tipo A → P, em termos de concentração em mol do reagente-limite A.
 
 (eq. diferencial muito complexa) (S.3.15)
 * Para reações do tipo A → P, em termos de conversão fracional do reagente-limite A.
 , 
 (S.3.16)
3.4. Caracterização matemática de sistemas a volume constante (fase líquida) com reações simples, homogêneas, irreversíveis:
* Para reações do tipo A → P, em termos de concentração em mol do reagente-limite A.
 
 (S.3.17) 
 
* Para reações do tipo A → P, em termos de conversão fracional do reagente-limite A.
 ,