RESUMO - COEF DE DIFUSÃO EM SÓLIDOS

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RESUMO – COEFICIENTE DE DIFUSÃO EM SÓLIDOS
1. DIFUSÃO EM SÓLIDOS
	O valor de diminui consideravelmente quando passamos do meio gasoso para o líquido. Porém em sólidos, onde as moléculas estão mais agrupadas, a mobilidade é dificultada; principalmente no sólido cristalino não-poroso.
O coeficiente de difusão é apresentado como:
	
	(1)
Onde Q é a energia de ativação difusional (cal/mol); R é a constante dos gases (1,987 cal/mol*K); T é a temperatura absoluta (K) e é o coeficiente pré-exponencial (cm²/s).
1.1. Difusão em sólidos porosos
	Um sólido poroso é aquele que apresenta distribuição (ou não) de poros ou geometrias peculiares que determinam a mobilidade do difundente, onde possui as seguintes classificações:
1. Difusão de Fick ou difusão ordinária ou comum;
2. Difusão de Knudsen
3. Difusão configuracional
				 Difusão em sólidos porosos
1.2. Difusão de Fick ou difusão ordinária comum
	Quando um gás denso escoa por um sólido poroso relativamente grande, maiores do que o caminho livre médio das moléculas difundente, entra a Lei de Fick:
	
	(2)
Onde o coeficiente efetivo de difusão é dado por:
	
	(3)
1.3. Difusão de Knudsen
	Para gases leves a baixas pressões ou se os poros forem estreitos, da ordem do caminho livre médio do difundente, o soluto colidirá facilmente com as paredes dos poros e, em vez de fazê-lo com outras moléculas, considerando desprezível o efeito decorrente das colisões, entre as moléculas no fenômeno difusivo. 
	
	4)
Onde é o diâmetro médio dos poros (cm) e (cm/s) é a velocidade média molecular. Com isso:
	
	(5)
Em que T está em Kelvin, em cm e em cm²/s. Onde o raio médio dos poros é caracterizado por:
	
	(6)
Onde é o volume específico do poro da partícula sólida.
1.4. Difusão configuracional
	Esse modelo de difusão, proposto por Weisz, ocorre em matrizes porosas conhecidas como zeólitas, onde apresentam macro e microporos distribuídos pela rede cristalina. Nas zeólitas os microporos se comportam como uma comeia, com cavidades de dimensões moleculares, quando o diâmetro do poro e proporcional ao diâmetro do difundente, tem-se a difusão configuracional. A escolha do material depende das condições em que será aplicado, a difusão no interior da zeólita será governada de acordo com o diâmetro que o difundente apresenta.
	A difusão do soluto através da zeólita ocorre devido os saltos energéticos do soluto através dos microporos, fazendo com que a difusividade efetiva seja afetada de acordo com a variação da temperatura de trabalho. Logo, é possível expressar o coeficiente de difusão pela seguinte Equação:
	
	(7)
1.5. Difusão em membranas
	As membranas são usadas nas operações unitárias, em processos de separação, como: osmose inversa, ultrafiltração, diálise, pervaporação, perpectração etc. A difusão nessas membranas se refere ao movimento das moléculas do permeante dentro da matriz da membrana, podendo ser visualizado como uma sequência de etapas sucessivas de transferência de massa.
	Existe, e são as mais conhecidas, as membranas isotrópicas densas, que são as isentas de poros. Com isso, o fenômeno de difusão é determinado através da interação soluto-polímero. A difusão de um soluto em um polímero ocorre por um processo de estado ativado, via saltos energéticos, ocupando vazios na estrutura polimérica. Admitindo que a mobilidade de um soluto, ao atravessar, venha a ser muito menor do que a mobilidade de um segmento de cadeia polimérica, e desde que não ocorra variação de volume da matriz, usa-se a primeira Lei de Fick, estilo Arrhenius.
	
	(8)
	Na difusão de solutos na região amorfa existe movimentos de segmentos poliméricos, provocando deslocamento nos espaços vazios, enquanto nos sólidos microporosos, não. Então, pode-se concluir que o movimento difusivo depende da mobilidade relativa entre o penetrante e os segmentos da cadeia polimérica, que são influenciados pela mudança de forma, tamanho, concentração, interação entre as espécies difundente/polímero, bem como temperatura que afeta as mobilidades do soluto e do segmento da cadeia.