Dada a reação catalítica
, onde
e
adsorvem na superficie do catalisador. Responda aos seguintes itens:
(a) Escreva a equação de balanço de sîtios e identifique cada termo presente na cquação (1 pt)
(b) Se a adsorção controla o processo, desenvolva uma expressio para o -
(3 pts)
(c) Identifique cada termo na expressão obtida (1 pt)
(d) Como verificar se a expressāo ế válida na prâtica? (1 po)
(a) Escreva a equação de balanço de sîtios e identifique cada termo presente na cquação (1 pt)
(b) Se a adsorção controla o processo, desenvolva uma expressio para o -
(c) Identifique cada termo na expressão obtida (1 pt)
(d) Como verificar se a expressāo ế válida na prâtica? (1 po)
Passo 1
O enunciado trata de uma reação heterogênea sobre catalisador
em que
e
se adsorvem na superfície.
Conteúdo: cinética de superfície, isoterma de Langmuir e balanço de sítios.
Conteúdo: cinética de superfície, isoterma de Langmuir e balanço de sítios.
Passo 2
Escrevemos o balanço de sítios, que afirma que a soma das frações de sítios livres e ocupados vale 1:
onde
= fração de sítios livres,
= fração de sítios ocupados por
,
= fração de sítios ocupados por
.
Passo 3
Se a adsorção do
é o passo limitante, a taxa de consumo de
é dada pelo balanço cinético da etapa de adsorção:
e, da isoterma de Langmuir em equilíbrio rápido para as etapas de ads/des,
Logo, a taxa geral é
Em condições iniciais
, obtemos a expressão para a taxa inicial
Passo 4
Identificação dos termos em
:
– : taxa inicial de consumo de
(mol · k
¹)
– : constante de velocidade da adsorção de
(kg ·
ba
¹)
– : pressão parcial de
(bar)
– : constante de equilíbrio de adsorção de
(ba
¹)
–
–
–
–
Passo 5
Para verificar na prática se essa expressão é válida, faz-se:
- Medir a taxa inicial
variando . - Ajustar os dados ao modelo
. - Se o ajuste for bom (pequeno erro RMS) e os parâmetros
e forem consistentes com valores esperados, confirma-se que a adsorção é o passo limitante.
Resposta
(a)
, onde
são frações de sítios.
(b) .
(c) : taxa inicial de consumo de
;
: constante de adsorção;
: pressão de
;
: constante de equilíbrio de adsorção.
(d) Verificar ajustando dados experimentais de vs.\
ao modelo de Langmuir-Hinshelwood e checar a qualidade do ajuste.
(b)
(c)
(d) Verificar ajustando dados experimentais de