Velocidades de reação simples

Dada a reação simples

A velocidade desta reação é definida a partir do grau de avanço extensivo X como sendo

Esta é uma velocidade de reação extensiva. A velocidade de reação intensiva mais usada é a referenciada a unidade de volume da mistura reagente

Se V for constante resulta

Nos casos onde o volume é variável obtém-se que

Existem outras velocidades intensivas a molar

e a mássica

Dada a reação simples

A velocidade desta reação é definida a partir do grau de avanço extensivo X como sendo

Esta é uma velocidade de reação extensiva. A velocidade de reação intensiva mais usada é a referenciada a unidade de volume da mistura reagente

Se V for constante resulta

Nos casos onde o volume é variável obtém-se que

Existem outras velocidades intensivas a molar

e a mássica

Água régia

A água régia é uma mistura de ácido nítrico e clorídrico geralmente na proporção 1 para 3. É um líquido de coloração amarela, altamente corrosivo, capaz de dissolver metais nobres como o ouro e platina também conhecidos como conhecidos como metais régios.

Isoladamente, nenhum dos ácidos ataca o ouro. Isso, contudo, não impede a existência de metais que resistem á água régia como o tantálio e o irídio.

A invenção da água régia é atribuída ao alquimista árabe Geber (Abu Mūsā Jābir ibn Hayyān) que nasceu em Tus, na Pérsia, em 721, onde foi educado, e que morreu em Kufa no Iraque em 815.

Na química analitica a solubilização de amostras é feita na seguinte ordem, primeiro a frio e depois a quente:

1. água
2. ácido clorídrico diluído;
3. ácido clorídrico concentrado;
4. ácido nítrico diluído;
5. ácido nítrico concentrado
6. água régia.

Se a amostra não se dissolver em água régia, ela é considerada insolúvel.

Escala de Mohs

É uma escala usada para medir a dureza de minerais. A escala é montada em cima de minerais selecionados.

1 –Talco;  2 – Gipsita;   3 – Calcita;  4 – Fluorita;  5 – Apatita;   6 – Ortoclásio;  7 – Quartzo;  8 – Topázio; 9 – Corindon e 10 – Diamante.

A escala de Mohs apenas ordena as durezas em relação aos materiais listados na escala.  O aço risca a fluorita, mas é riscado pela apatita. Então a dureza do aço é 4,5 na escala de Mohs.

O mineral tem uma composição bem definida. A calcita é carbonato de cálcio. O calcário e o mármore são formado por grãos de calcita. A diferença é que o calcário é uma rocha sedimentar e o mármore é uma rocha metamórfica.

calcário

mármore

granito

O granito é formado por grão de quartzo, feldspato, mica e anfíbola. O granito é uma rocha ígnea. A escala de Mohs se aplica a minerais e não a rochas.

Unidade de coqueamento retardado

No craqueamento, a formação de coque não é normalmente desejada e todo o esforço é orientado para evitar a sua ocorrência. No craqueamento térmico a formação de coque entope a tubulação dentro da fornalha, dai a adição de vapor d’água à mistura reagente para minimizar a deposição nas paredes do tubo.No craqueamento catalítico o coqueamento é tolerado, pois a queima do coque viabiliza energeticamente o processo.

No coqueamento retardado o objetivo é produzir coque. Para isso, a matéria prima, normalmente o resíduo da coluna de vácuo, é aquecida até pouco acima de 500ºC sob 4-5 atm. O material aquecido é colocado em tambores onde permanece resfriando em repouso durante 24 horas. Disto decorre o nome de coqueamento retardado. O coque se forma dentro dos tambores literalmente entope o tambor.. Para retirar o coque existem dois métodos: quebrar o coque usando chicotes rotatórios ou, um forte jato de água.

Os vapores craqueados são levados a fracionadora principal da unidade de coqueamento onde ocorre o fracionamento em: gasóleo leve de vácuo e gasóleo pesado de vácuo. Fração leve passam por três colunas conhecidas como desetanizadora, depropanizadora e debutanizadora. Na base da coluna debutanizadora sai a nafta de coqueamento que, antes de qualquer outro procedimento deve passar por um hidrorefinamento devido a presença de hidrocarbonetos olefinicos.

Na foto a seguir está uma unidade de coqueamento retardado com quatro tambores.

Foto:Wikipedia

Reações irreversíveis unimolecular de segunda ordem

A forma geral das reações irreversíveis unimolecular de segunda ordem é:

Nesta expressão os coeficientes estequiométricos dentro do somatório são positivos ou nulos. A expressão cinética da reação acima em fase líquida, desprezando a variação de volume é:

A condição inicial apropriada para este problema é:

Este problema de Cauchy pode ser resolvido por várias rotas. Como as variáveis estão separadas a equação doe ser escrita da seguinte forma:

Considerando a condição inicial e integrando resulta:

Outra forma de escrever este mesmo resultado é

Isso para o componente um, para os demais componentes o coeficiente estequiométrico deve ser considerado. Desta forma

Reatores de perfusão

Os reatores biológicos realizam transformações químicas onde o agente de transformação são células vivas. Normalmente, as células vivas são organismos unicelulares que possuem vida autônoma na natureza. É o caso das bactérias, leveduras e fungos, que podem se apresentar em vários estados de agregação formando ou flocos em suspensão, ou filmes sobre as superfícies submersas no meio.

As células vivas podem ser teciduais, sendo obtida de organismos superiores tais como mamíferos, insetos, vegetais, etc. No caso de mamíferos, o doador do tecido pode ser, o hamster, e o tecido pode ser do ovário, dos rins, etc. Desta forma, são produzidos, por exemplo, o β-interferon, útil na esclerose múltipla, e outros produtos associados a outras doenças. As células que vivem em tecidos são muito exigentes quanto a formulação do meio. Também impõe restrições quanto a transferência de oxigênio e dióxido de carbono.

A palavra perfusão designa a introdução lenta de medicamentos num paciente. No caso de um reator de perfusão, a perfusão designa a introdução lenta dos nutrientes e a retirada lenta dos produtos. Ela ocorre na transferência entre o capilar e o tecido adjacente. O reatores de perfusão mimetizam esta condição visando a produção em escala.

A foto acima retirada do site do Laboratório de Engenharia Biológica do MIT mostra um reator de perfusão.

Equação de Ergun

A perda de carga não ocorre apenas em tubulações e seus acessórios, mas também em equipamentos. A equação de Ergun tem a ver com o cálculo da fator de fricção em equipamentos baseado em leitos de partículas tais como reatores de leito fixo e colunas de destilação com recheio. Ela pode ser escrito da seguinte forma:

Neste expressão o número de Reynolds é calculado tendo por base o diâmetro das partículas como comprimento característico. Observe que a equação de Ergum tem duas parcelas . Eliminando a primeira parcela obtém-se a equação de Burk-Plummer que se aplica a valores de Reynolds maiores de 1000 onde as forças inerciais prevalecem

Eliminando a segunda parcela da equação de Ergun tem-se a equação de Kozeny-Carman

que se aplica a valores de Reynolds inferiores a um onde as forças viscosas prevalecem. O melhor mesmo é usar diretamente a equação de Ergun em qualquer situação.

Esta equação é devida ao engenheiro químico turco Sabri Ergun que a apresentou em 1952. Ergun nasceu em 1º de março de 1918 e morreu em 2006.