As seguintes reações em fase líquida ocorrem em um reator batelada operando a
.
Utilizando-se concentrações equimolares dos reagentes A e B, observou-se uma conversão de
na primeira reação e de
na segunda. Nas condições descritas foram obtidos os seguintes dados experimentais:
0
15
23
34
42
79
98
115
0,160
0,108
0,092
0,0766
0,0682
0,0453
0,0387
0,0342
Pode-se admitir que as expressões das taxas de reação são idênticas para as duas reações, porém as velocidades específicas são diferentes. A partir destes dados determine as ordens individuais e global das reações e os valores das velocidades específicas.
|
0 | 15 | 23 | 34 | 42 | 79 | 98 | 115 |
|
0,160 | 0,108 | 0,092 | 0,0766 | 0,0682 | 0,0453 | 0,0387 | 0,0342 |
Passo 1
O enunciado descreve duas reações paralelas em batelada, ambas do tipo
com concentrações iniciais equimolares de
e
. Foi observado que
de
reage via a rota 1 e
via a rota 2, e temos dados experimentais de
em função de
. Queremos descobrir as ordens individuais
em relação a
,
em relação a
, a ordem global
e as constantes específicas de velocidade
e
a
.
Passo 2
Supondo leis de velocidade do tipo
a taxa de consumo de
é a soma
Passo 3
Como os reagentes são equimolares em todo o curso
, definimos
e a equação de taxa fica
Para determinar
testamos as formas integradas para ordem zero, um e dois:
Ordem zero:
Ordem um:
Ordem dois:
Passo 4
Calculando rapidamente para
e
min:
,
.
Para ordem zero, a queda prevista não bate com pontos intermediários (muita não‐linearidade).
Para ordem um, ,
, mas a reta não ajusta bem todos os dados.
Para ordem dois,
Para ordem zero, a queda prevista não bate com pontos intermediários (muita não‐linearidade).
Para ordem um,
Para ordem dois,
e o incremento
L mol
min
. Conferindo para pontos intermediários,
versus
é bem linear. Logo
.
Passo 5
Adotamos o ajuste de segunda ordem:
com
Passo 6
Como as duas reações têm a mesma forma de lei de velocidade e em cada instante
,
mas experimentalmente de
vai para 1 e
para 2, temos
mas experimentalmente
e
Daí
Resposta
Ordem em
:
Ordem em :
Ordem global:
Constantes de velocidade a :
Ordem em
Ordem global:
Constantes de velocidade a