Estudo de Caso Uma empresa química produz um certo produto D (massa molar M=330 g/mol) a partir dos reagentes A (M=110 g/mol), B (M=165 g/mol) e C ...

Question

Estudo de Caso Uma empresa química produz um certo produto D (massa molar M=330 g/mol) a partir dos reagentes A (M=110 g/mol), B (M=165 g/mol) e C ...

Estudo de Caso Uma empresa química produz um certo produto D (massa molar M=330 g/mol) a partir dos reagentes A (M=110 g/mol), B (M=165 g/mol) e C (M=220 g/mol) conforme a reação abaixo. A + 2B + C ® 2D Entretanto, o rendimento da reação nunca é 100%, e todos os reagentes apresentam certo nível de pureza que não é 100%. Qual o procedimento que esta empresa deveria adotar nos cálculos das quantidades de reagentes (A, B e C) necessárias para ter certeza de se obter uma quantidade definida de produto (D)? Exemplifique o cálculo considerando que se deseja obter 1000 kg do produto D com um rendimento de 90% da reação e que as purezas dos reagentes A, B e C são, respectivamente, 90%, 80% e 85%.

Engenharia de Produção

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UniDBSCO

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Flavio Luiz

06/06/2023

Ed · Answer

Para calcular as quantidades de reagentes necessárias para obter uma quantidade definida de produto com um rendimento conhecido, é necessário utilizar o conceito de estequiometria e levar em consideração as purezas dos reagentes.

Primeiramente, é necessário determinar a equação balanceada da reação química, que já foi fornecida no enunciado: A + 2B + C → 2D.

A partir da equação balanceada, é possível determinar a relação estequiométrica entre os reagentes e o produto. Nesse caso, para produzir 2 mols de D, são necessários 1 mol de A, 2 mols de B e 1 mol de C.

Com base na massa molar do produto D (M = 330 g/mol) e na quantidade desejada (1000 kg), é possível calcular a quantidade de mols de D necessária:

1000 kg = 1.000.000 g
n = m/M = 1.000.000 g/330 g/mol = 3030,3 mol

Considerando um rendimento de 90%, a quantidade de mols de D obtida será:

n(D) = 0,9 x 3030,3 mol = 2727,3 mol

Agora, é necessário levar em consideração as purezas dos reagentes. Para isso, é possível utilizar a seguinte fórmula:

n(real) = n(teórico) x pureza/100

Assim, é possível determinar a quantidade real de cada reagente necessária para produzir a quantidade desejada de produto com o rendimento e as purezas conhecidas:

n(A) = 1/2 x n(D) x 100/90 x 100/90 x 100/80 = 2272,7 mol
n(B) = 2 x n(D) x 100/90 x 100/90 x 100/85 = 4545,5 mol
n(C) = 1 x n(D) x 100/90 x 100/85 = 3363,6 mol

Por fim, é possível calcular as massas de cada reagente necessárias, considerando suas respectivas massas molares:

m(A) = n(A) x M(A) = 2272,7 mol x 110 g/mol = 250.000 g = 250 kg
m(B) = n(B) x M(B) = 4545,5 mol x 165 g/mol = 750.000 g = 750 kg
m(C) = n(C) x M(C) = 3363,6 mol x 220 g/mol = 740.000 g = 740 kg

Portanto, a empresa química deveria adotar esse procedimento para calcular as quantidades de reagentes necessárias para obter uma quantidade definida de produto com um rendimento conhecido e levando em consideração as purezas dos reagentes.

Estudo de Caso Uma empresa química produz um certo produto D (massa molar M=330 g/mol) a partir dos reagentes A (M=110 g/mol), B (M=165 g/mol) e C ...

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