A desidrogenação de metilciclo-hexano (
) para produzir tolueno ( T ) ocorreu sobre um catalisador
de
em um reator catalítico diferencial. A reação ocorreu na presença de hidrogênio
para evitar a formação de coque [J. Phys. Chem., 64, 1559 (1960)]. Os seguintes dados experimentais foram obtidos:
(atm)
(mol de tolueno
)
1
1
1,2
1,5
1
1,25
0,5
1
1,30
0,5
0,5
1,1
1
0,25
0,92
0,5
0,1
0,64
3
3
1,27
1
4
1,28
3
2
1,25
4
1
1,30
0,5
0,25
0,94
2
0,05
0,41
Por inspeção, qual das seguintes leis de velocidade melhor se ajusta a esse conjunto de dados experimentais?
|
|
|
1 | 1 | 1,2 |
1,5 | 1 | 1,25 |
0,5 | 1 | 1,30 |
0,5 | 0,5 | 1,1 |
1 | 0,25 | 0,92 |
0,5 | 0,1 | 0,64 |
3 | 3 | 1,27 |
1 | 4 | 1,28 |
3 | 2 | 1,25 |
4 | 1 | 1,30 |
0,5 | 0,25 | 0,94 |
2 | 0,05 | 0,41 |
Passo 1
O enunciado trata da cinética da desidrogenação de metilciclo-hexano
em tolueno
sobre catalisador Pt/A
em regime diferencial, apresentando taxas experimentais
para várias pressões parciais de
e de
. Precisamos comparar, por inspeção, três leis de velocidade propostas:
Observando os dados,
. Vamos verificar a dependência em
e em
para escolher a lei que melhor se ajusta.
Passo 2
Para
atm, as taxas variam pouco quando mudamos
:
–
–
–
–
–
Essa flutuação de mol kg₋₁ s₋₁ sugere que a taxa é praticamente independente de
. A lei (b) e a lei (c) têm
no numerador, o que imporia variação acentuada com
. Como não ocorre isso, podemos descartar (b) e (c) por preverem dependência forte em
.
–
–
–
–
–
Essa flutuação de
Passo 3
Examinando a variação com
a
quase constante (
atm), temos:
–
–
–
–
A taxa cresce com , mas não linearmente (razão
, bem menor que 2). Isso indica saturação em pressões maiores, característica de um denominador do tipo
. A lei (a) tem exatamente essa forma de saturação, enquanto (b) e (c) já foram excluídas pela independência de
.
–
–
–
–
A taxa cresce com
Passo 4
Como os dados mostram praticamente ZERO ordem em
e saturação em
, a lei que melhor descreve o sistema é
Resposta
(a)