A reação
ocorre, em fase líquida, em um reator de parede móvel com alimentação de A puro. Sabendo que a velocidade específica dessa reação é
. Min determine:
a) O tempo de reação para se obter uma conversão de
e
.
b) A temperatura de reação para se obter uma conversão de
em 3 h a partir de uma concentração inicial de A igual a
.
c) Explique com suas palavras, o que aconteceria com o tempo de reação encontrada no item (a) se a reação fosse realizada nas mesmas condições, porém em fase gasosa, justifique sua resposta.
(Resposta: 8,77 min; 571 K ).
a) O tempo de reação para se obter uma conversão de
b) A temperatura de reação para se obter uma conversão de
c) Explique com suas palavras, o que aconteceria com o tempo de reação encontrada no item (a) se a reação fosse realizada nas mesmas condições, porém em fase gasosa, justifique sua resposta.
(Resposta: 8,77 min; 571 K ).
Passo 1
Beleza, bora lá. O enunciado diz que a gente tem a reação 2 A → B, em fase líquida, num reator de parede móvel (que aqui a gente trata como reator tipo batelada a volume constante), com alimentação só de A puro. A constante de velocidade é dada por
Precisamos de cinética química (lei de velocidade) e de integração de taxa de reação de segunda ordem para achar tempo e temperatura, e depois um pitaco sobre fase gasosa. Vou mostrar tudo com detalhes.
Passo 2
Item (a): tempo para conversão de 80 % com
mol/L e
K.
- A lei de velocidade para reação A + A → prod é
- Integramos de
até :
- Como conversão
, então . Substituindo dá
- Calcula
a 353 K:
- Agora
Passo 3
Item (b): achar
para
,
h = 180 min,
mol/L.
- De novo a fórmula
- Substitui:
- Agora
, logo
Passo 4
Item ©: “E se fosse gasosa, o tempo mudaria?”
Em fase gasosa, se o reator mantiver pressão constante, a reação 2 A→B reduz o número total de mols (2 mols vira 1 mol), então o volume cai conforme a reação anda. Isso faz a concentração de A aumentar conforme X cresce, acelerando ainda mais a reação. Na batelada líquida o volume é fixo e a concentração só cai. Logo, em gás (pressão constante) o tempo para chegar a 80 % seria menor que os 8,77 min do item (a).
Em fase gasosa, se o reator mantiver pressão constante, a reação 2 A→B reduz o número total de mols (2 mols vira 1 mol), então o volume cai conforme a reação anda. Isso faz a concentração de A aumentar conforme X cresce, acelerando ainda mais a reação. Na batelada líquida o volume é fixo e a concentração só cai. Logo, em gás (pressão constante) o tempo para chegar a 80 % seria menor que os 8,77 min do item (a).
Resposta
a) 8,77 min
b) 571 K
c) Em fase gasosa (à pressão constante) o volume diminui conforme 2 A→B avança, aumentando a concentração de A e acelerando a reação, então o tempo seria menor que no caso líquido.
b) 571 K
c) Em fase gasosa (à pressão constante) o volume diminui conforme 2 A→B avança, aumentando a concentração de A e acelerando a reação, então o tempo seria menor que no caso líquido.