Questão 8)

Estime o coeficiente de difusão de ácido sulfúrico a infinita diluição em água a 25 oC .

Passo 1

O enunciado pede para estimar o coeficiente de difusão de ácido sulfúrico em água em diluição infinita a 25 ^circC.
Conteúdo: difusão em soluções diluídas. Vamos usar a correlação de Wilke–Chang, que relaciona o coeficiente de difusão à temperatura, viscosidade do solvente e volume molar do soluto.

Passo 2

A correlação de Wilke–Chang em unidades CGS é
DAB = 7,4times10^-8,raizphi,MB;Tmu,VA^0,6
em que
phi é o fator de associação do solvente,
MB é a massa molar do solvente (g/mol),
T é a temperatura absoluta (K),
mu é a viscosidade do solvente (cP),
VA é o volume molar do soluto no ponto de ebulição (c m^3/mol).

Passo 3

Coletamos os dados para água–ácido sulfúrico a 25 ^circC:
phi = 2,6 (para água),
MB = 18,g/mol,
T = 273 + 25 = 298,K,
mu = 0,89,cP,
para VA usamos o volume molar calculado a partir da densidade de H2SO4 concentrado a 25 ^circC ( rhoapprox 1,834,g/cm^{3})):
VA = MArho = 98,081,834 approx 53,5;cm^3/mol

Passo 4

Calculamos as parcelas da correlação:
raizphi,MB = raiz2,6 times 18 approx 6,84.
O numerador fica
7,4times10^-8 times 6,84 times 298 approx 1,50times10^-4;cm^2/s
O volume molar elevado a 0,6 é
VA^0,6 = 53,5^0,6 approx 10,88,
e o denominador
mu,VA^0,6 = 0,89 times 10,88 approx 9,68
Logo
DAB = 1,50times10^-49,68 approx 1,55times10^-5;cm^2/s

Passo 5

Convertendo para unidades SI:
1,55times10^-5;cm^2/s = 1,55times10^-9;m^2/s
Esse valor está na faixa típica de difusão de íons em água.

Resposta

O coeficiente de difusão estimado é
D approx 1,6times10^-9;m^2/s

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