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APOSTILA PROCESSOS INDUSTRIAIS

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C E N T R O U N I V E R S I T Á R I OC E N T R O U N I V E R S I T Á R I OC E N T R O U N I V E R S I T Á R I OC E N T R O U N I V E R S I T Á R I O P A D R E A N C H I E T AP A D R E A N C H I E T AP A D R E A N C H I E T AP A D R E A N C H I E T A 
 
C U R S O D E TC U R S O D E TC U R S O D E TC U R S O D E T É C N I C O E M É C N I C O E M É C N I C O E M É C N I C O E M Q U Í M I CQ U Í M I CQ U Í M I CQ U Í M I C AAAA 
 
 
PROCESSOS INDUSTRIAIS 
A P O S T I L A 2 º MÓDULO 
PROF . FÁBIO CALHEIROS CAIRES 
fabioc@anchieta.br 
 
 
2ºSEMESTRE - 2009 
 
 
 
 
Crédito: www.historycooperative.org 
 
 
 1
ConteúdoConteúdoConteúdoConteúdo 
 
 
1. FENÔMENOS QUÍMICOS E FÍSICOS .......................................................................................... 2 
2. TIPOS DE PROCESSOS QUÍMICOS ............................................................................................. 2 
3. LEIS DA QUÍMICA............................................................................................................................... 3 
4. BALANÇO MATERIAL....................................................................................................................... 6 
5. FLUXOGRAMAS ................................................................................................................................... 6 
6. CONVERSÕES QUÍMICAS ............................................................................................................... 8 
7. EQUIPAMENTOS DE INDUSTRIAIS ........................................................................................... 9 
8. PRODUTOS .......................................................................................................................................... 13 
9. MATÉRIAS-PRIMAS........................................................................................................................... 13 
10. REVISÃO – CÁLCULOS QUÍMICOS - GASES ......................................................................... 13 
11. REVISÃO - CONCEITOS DE ESTEQUIOMETRIA ............................................................... 12 
12. EXERCÍCIOS DE ESTEQUIOMETRIA ...................................................................................... 14 
13. BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................... 17 
 
 
 2
1.1.1.1. FENÔMENOS QUÍMICOS E FÍSICOSFENÔMENOS QUÍMICOS E FÍSICOSFENÔMENOS QUÍMICOS E FÍSICOSFENÔMENOS QUÍMICOS E FÍSICOS 
 
Uma substância sofre transformação física, quando não há alteração na sua constituição (ou 
natureza) atômica. Exs: as mudanças de estado são transformações físicas, a dissolução do sal, ou 
açúcar, na água, bem como a recuperação de ambos por evaporação da água, são fenômenos 
físicos, a mudança da cor do ferro durante seu aquecimento ou a fragmentação do giz, quando 
atritado no quadro-negro, também são fenômenos físicos, etc. 
 Uma substância sofre transformação química, quando há alteração na sua natureza atômica, o 
que impede a recuperação da substância (por métodos elementares). Exs: combustões, 
decomposições, digestões, cozimentos, etc. Todos esses fenômenos recebem o nome de reações 
químicas. 
 Assim, na queima do álcool, há reação química entre o álcool e o oxigênio do ar. Veja outros 
exemplos de fenômenos químicos: 
 - combustões do da gasolina, do querosene, do óleo diesel, do acetileno, do hidrogênio, etc; 
 - o fenômeno da fotossíntese, no qual o gás carbônico e a água da chuva são transformados 
em alimentos; 
 - a formação de ferrugem (reação entre o ferro e o oxigênio); 
 - a digestão dos alimentos e a fabricação de sabão, que consiste em aquecer gordura com 
soda-cáustica. 
 
2.2.2.2. TIPOS DE PROCESSOS QTIPOS DE PROCESSOS QTIPOS DE PROCESSOS QTIPOS DE PROCESSOS QUÍMICOSUÍMICOSUÍMICOSUÍMICOS 
Os processos químicos podem ser contínuos ou descontínuos, de batelada. 
 
A escolha do tipo de processo depende de fatores como: 
- Tamanho da produção; 
- Segurança; 
- Custo; 
- Controles... 
 
 
 
 
 3
3 .3 .3 .3 . LEIS DA QUÍMICALEIS DA QUÍMICALEIS DA QUÍMICALEIS DA QUÍMICA 
 
3.1.1 Lei da Conservação da Massa (Lavoisier) 
Lavoisier mediu cuidadosamente as massas de um sistema antes e depois de uma reação em recipientes 
fechados. 
A figura ilustra uma possibilidade de se testar a Lei de Lavoisier em um procedimento simples. 
 
Provocando o contato entre as soluções reagentes (cloreto de sódio e nitrato de prata), surge um 
sólido levemente acinzentado, o precipatado de cloreto de prata e uma solução aquosa de nitrato de 
sódio. 
Lavoisier constatou que a massa do sistema antes e depois da reação é a mesma. 
Com base em inúmeras experiências, Lavoisier enunciou a Lei da Conservação da Massa: 
"Numa reação química, não ocorre alteração na massa do sistema". 
Soma das massas dos REAGENTES = Soma das massas dos PRODUTOS 
Ou: "Na Natureza nada se perde, nada se cria, tudo se transforma". 
É bom frisar que, depois de Lavoisier enunciar esta lei, outros cientistas fizeram novos experimentos 
que visam testar a hipótese proposta por ele e, mesmo ao utilizarem balanças mais modernas, de 
grande sensibilidade, os testes confirmaram o enunciado proposto. 
Quando um pedaço de ferro é abandonado ao ar, vai se "enferrujando", ou seja, vai sofrendo uma 
reação química. Se compararmos a massa do ferro inicial com a do ferro "enferrujado", notaremos 
que este último tem massa maior. 
Será que neste caso a massa não se conserva? 
O que acontece é que os reagentes dessa reação química são ferro (sólido) e material gasoso, 
proviniente do ar. 
massa do ferro + massa dos gases (ar) = massa do ferro "enferrujado" 
Como o sistema inicial é constituído por ferro e ar, e o sistema final por ferro "enferrujado", o 
aumento de massa efetivamente não existiu. 
Por essa razão é necessário utilizarmos sistemas fechados para verificar a Lei de Lavoisier. 
 
 4
3.1.2 Lei das Proporções Definidas (Proust) 
No final do século XVIII, através de inúmeros experimentos, Proust mediu as massas dos reagentes e 
produtos de uma reação e calculou as diversas relações possíveis entre elas. 
Vamos considerar a reação química de decomposição da água, para que você possa entender como 
ele procedeu: 
água � oxigênio + hidrogênio 
Se fizermos diversos experimentos com quantidades variadas de água pura e analisarmos as massas 
dos produtos, teremos o seguinte: 
 Água OxigênioHidrogênio
I) 18 g 16 g 2 g 
II) 180 g 160 g 20 g 
III) 9 g 8 g 1 g 
IV)45 kg 40 kg 5 kg 
 
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• 
Vamos fazer a relação 
massa de oxigênio 
 para cada amostra de água: 
massa de hidrogênio 
 moxigênio 16 g moxigênio 8 g 
I) = = 8 III) = = 8 
 mhidrogênio 2 g mhidrogênio 1 g 
 
 moxigênio 160 g moxigênio 40 kg 
II) = = 8 IV) = = 8 
 mhidrogênio 20 g mhidrogênio 5 kg 
Se fizermos agora a 
relação 
massa de água 
 
para cada amostra de água, teremos uma relação 
constante igual a 9. 
massa de 
hidrogênio 
Quer dizer que, independentemente da origem da amostra de água (de chuva, de rio, de mar), desde 
que pura, teremos uma proporção constante entre as massas de água, de hidrogênio e de oxigênio: 
 ÁGUA�HIDROGÊNIO+ OXIGÊNIO
Proporção: 9 : 1 : 8 
Como há proporcionalidade entre massas envolvidas numa reação, podemos construir os seguintes 
gráficos: 
 
 5
 
Repetindo experimentos com decomposição de outras substâncias, Proust afirmou: 
"Numa dada reação química, existe uma proporção constante entre as massas das substâncias