0 álcool t-butílico (ATB) tem sido utilizado para maximizar a octanagem da gasolina em substituição aos aditivos de chumbo [Ind. Eng. Chem. Res., 27, 2224 (1988)]. Esse álcool é produzido pela hidratação (
) em fase líquida de isobuteno (I) sobre catalisador Amberlyst-15. O sistema é, normalmente, uma mistura multifásica de hidrocarbonetos, água e catalisador sólido. No entanto, pode-se conseguir boa miscibilidade por meio do uso de co-solventes e de ATB em excesso. O mecanismo proposto é:
Derive e lei de velocidade assumindo que:
a adsorção do isobuteno é a etapa limitante;
a adsorção do isobuteno é a etapa limitante;
Passo 1
O enunciado apresenta a hidratação de isobuteno (I) sobre catalisador sólido (S) produzindo álcool t-butílico (ATB) segundo o mecanismo:
Onde
é água. Pedem a lei de velocidade assumindo que a etapa limitante é a adsorção do isobuteno
. Vamos usar o modelo de Langmuir–Hinshelwood, tratando todas as demais etapas como em pré-equilíbrio e conservando o balanço de sítios ativos.
Passo 2
Como a adsorção de
é a etapa lenta e determina a velocidade de produção de
, temos
onde
é a concentração de sítios livres e
a constante da etapa lenta.
Passo 3
Nas demais etapas, aplicamos o equilíbrio rápido:
com
e
. O balanço total de sítios ativos é
Assumimos cobertura de produto desprezível
, então
Passo 4
Substituindo
em
obtemos
onde definimos
.