A adição e dissolução da cal ( CaO ) na polpa para ajuste de pH é uma etapa que deve ocorrer rapidamente.
Proponha duas maneiras de acelerar a dissolução do CaO na polpa, aplicando conceitos de cinética. Explique a energia de ativação envolvida na reaçăo de dissolução e como ela se relaciona com a temperatura.

Passo 1

O enunciado pede para acelerar a dissolução do CaO na polpa usando conceitos de cinética química e, em seguida, explicar a energia de ativação E_a dessa reação de dissolução e sua relação com a temperatura.

Passo 2

A velocidade de uma reação (ou de um processo de dissolução que pode ser visto como reação heterogênea sólido–líquido) costuma seguir a equação de Arrhenius:
k = A \,\exp\!\biggl(-\frac{E_a}{R\,T}\biggr)
em que:
  • k é a constante de velocidade da dissolução;
  • A é o fator pré-exponencial, associado à frequência de colisões efetivas;
  • E_a é a energia de ativação necessária para quebrar a rede cristalina do CaO e solvatá-lo;
  • R é a constante universal dos gases;
  • T é a temperatura absoluta.
Para que a dissolução seja rápida, ou queremos aumentar k, ou agir sobre A ou sobre a barreira E_a. Como E_a é uma propriedade intrínseca ao processo, a forma mais imediata de elevar k é aumentar T (pois, na exponencial, -E_a/(R\,T) fica menos negativo) ou incrementar o fator A, por exemplo, aumentando a área de contato ou a frequência de interações sólido–líquido.

Passo 3

Primeira maneira: elevar a temperatura da polpa
  • Pelo Arrhenius, quando T sobe, o termo \exp(-E_a/(R\,T)) cresce fortemente, pois mais moléculas/íons solventes têm energia cinética suficiente para superar E_a.
  • Além disso, a viscosidade do meio cai com T, facilitando o transporte de íons \mathrm{Ca^{2+}} para longe da superfície sólida.

Passo 4

Segunda maneira: aumentar a área de contato e reduzir a espessura da camada difusiva
  • Triturar ou usar CaO micronizado aumenta a área superficial disponível para dissolução, elevando o fator A.
  • Agitação intensa (mixer, recirculação ou ultrassom) diminui a espessura da camada-limite de líquido junto à partícula e acelera o escoamento dos íons dissolvidos, aumentando a taxa de remoção e favorecendo colisões efetivas com a superfície do sólido.

Resposta

  1. Aumentar a temperatura da polpa, pois pela equação de Arrhenius
k = A \,\exp\!\bigl(-E_a/(R\,T)\bigr)
o valor de k cresce exponencialmente com T.
  1. Elevar a área de contato e a agitação (usar CaO mais fino e intensificar a mistura), aumentando o fator pré-exponencial A e reduzindo a espessura da camada de difusão.

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