aula 02 - introducao e conceitos iniciais

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INTRODUÇÃO E CONCEITOS INICIAIS
EQUAÇÕES DE PROJETO
Reator batelada:
Reator de mistura perfeita:
Reator de fluxo pistonado:
!
"!"
=	 %!−'!
 
DEFINIÇÕES
• Reações químicas – Dizemos que uma reação química ocorre quando
uma quantidade detectável de moléculas perde sua identidade
química e assumem uma nova forma pela mudança do tipo ou
número de átomos no composto e/ou por uma mudança na estrutura
ou configuração desses átomos.
DEFINIÇÕES
• Formas básicas de como uma espécie pode perder sua identidade
química:
- decomposição
- Combinação:
- Isomerização: 
• Classificação das reações químicas:
- Quanto ao número de fases:
- Quanto a reversibilidade:
Homogêneas
Heterogêneas
Reversíveis
Irreversíveis
• Taxa de reação (ri)
A velocidade na qual uma reação química se processa pode ser
expressa de diversas formas. Pode ser expressa como a velocidade de
desaparecimento de reagentes ou como a velocidade de formação de
produtos.
Assim:
A taxa (velocidade) de uma reação pode ser expressa em relação
a um componente i como sendo o número de mols da espécie i que se
forma ou desaparece por unidade de tempo em um determinado
volume do sistema.
𝑟! =
𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑜𝑢 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑖
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜
𝑟! = 𝑓(𝑇, 𝐶!)
ri < 0 (consumo) ⟶ -ri
ri > 0 (formação) ⟶ ri
• Para muitas reações a taxa de reação pode ser escrita como o produto
de uma constante que depende da temperatura (k), e uma função das
concentrações das várias espécies envolvidas na reação.
• A equação algébrica que relaciona a ri com as concentrações das
espécies é chamada de expressão cinética, ou lei de velocidade.
• A taxa de reação sempre diz respeito a uma espécie em particular, por 
exemplo em relação ao reagente A da reação. Neste caso temos –rA.
• Modelo cinético mais simples para a taxa de reação:
𝑟! = 𝑓(𝑇, 𝐶!)
Representado pela equação
de Arrhenius
Representado pelo produtório das
concentrações dos reagentes elevados aos
seus respectivos coeficientes estequiométricos
• Equação de Arrhenius:
k = representa o termo da expressão de velocidade (taxa de reação) 
que está relacionado com a temperatura.
𝑘 = 𝑘#. 𝑒
$%!
&.(
K = Velocidade específica de reação ou constante de velocidade ou
constante de velocidade ou constante de taxa
• Exemplo
Seja a reação a seguir:
A forma algébrica da lei de velocidade ou equação de taxa de 
reação pode ser:
A ⟶ produtos
−𝑟!= 𝑘𝐶!
Para a reação:
A + B ⟶ produtos
−𝑟!= 𝑘𝐶!𝐶"
A forma algébrica da lei de velocidade ou equação de taxa de
reação pode ser:
• Ordem de reação refere-se às potências às quais as concentrações 
são elevadas na equação de taxa.
Exemplo: 
A reação é ordem 2 com relação ao regente A e de ordem 3 em relação 
ao reagente B. 
A ordem global (n) da reação é: n = 2+3 = 5 (ordem 5)
Obs.: ordem de reação pode ser negativa e fracionária.
−𝑟!= 𝑘𝐶!# 𝐶"$
• Relação entre taxas de reação de várias espécies químicas:
Exemplo:
A relação entre as taxas de reação fica:
𝑟!
𝜈!
=
𝑟"
𝜈"
=
𝑟%
𝜈%
= ⋯
𝑁# + 3𝐻# ⇌ 2𝑁𝐻$
𝑟&!
−1
=
𝑟'!
−3
=
𝑟&'"
+2
−𝑟&!=
1
3
−𝑟'! =
1
2
𝑟&'"ou
• A velocidade específica k também diz respeito a uma espécie em
particular.
A relação entre as constantes de velocidade de reação fica:
𝑘&! =
1
3
𝑘'! =
1
2
𝑘&'"
• Dimensões da constante cinética (k):
Então: 
𝐴 +⋯ → 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠
−𝑟!= k. Π𝐶!
(
𝑘 = )*#
+%#
$% =
( &'()'(*&+.-+&.')
&'(
)'(*&+
$ =
./0
1/02.3 .53.6/
. ./0
1/02.3
)(
𝑘 =
𝑚𝑜𝑙
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒
7)(
. 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 )7
Portanto:
𝑘 = 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎çã𝑜 7)( . 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 )7
Ordem (n) Dimensão (k)
1 (tempo)-1
2 (conc.)-1.(tempo)-1
0 (conc.).(tempo)-1
1/2 (conc.)1/2.(tempo)-1