4{ }^{\underline{\text { a }}} ) Concurso Petrobras Engenheiro (a) de Processamento Junior (2010)
O bom desempenho de uma operação de extração líquido- líquido está diretamente relacionado à escolha adequada do solvente. Nessa perspectiva, analise as características dos solventes, apresentadas a seguir.
I - Alta seletividade em relação ao soluto quando comparado aos demais componentes da mistura.
II - Alta capacidade de solubilização do soluto.
III - Baixa viscosidade para promover a separação de fases, minimizar a queda de pressão e aumentar a taxa de transferência de massa do soluto.
IV - Elevada pressão de vapor.
V - Baixa diferença de densidade relativa entre as fases extrato e rafinado.
São corretas APENAS as características
(A) I e II.
(B) I e V.
(C) II e IV.
(D) III e IV.
(E) II, III e V.

Passo 1

O enunciado pede que eu analise cinco características (I a V) de solventes para extração líquido–líquido e escolha quais são, APENAS, as corretas entre as alternativas dadas. As características apresentadas são:
  • I - Alta seletividade em relação ao soluto quando comparado aos demais componentes da mistura.
  • II - Alta capacidade de solubilização do soluto.
  • III - Baixa viscosidade para promover a separação de fases, minimizar a queda de pressão e aumentar a taxa de transferência de massa do soluto.
  • IV - Elevada pressão de vapor.
  • V - Baixa diferença de densidade relativa entre as fases extrato e rafinado.
A pergunta final: quais destas características são corretas APENAS (ou seja, quais são corretas e as demais incorretas)? As opções são (A) a (E).

Passo 2

Entendendo a I (seletividade): o que significa “seletividade” de um solvente?
  • Seletividade quer dizer que o solvente dissolve preferencialmente o soluto alvo em relação aos outros componentes da mistura.
  • Quantitativamente usa‑se o coeficiente de partição K, por exemplo
K=\frac{C_{\text{soluto no solvente}}}{C_{\text{soluto no rafinado}}},
onde C são concentrações em cada fase. Um solvente com alta seletividade tem K grande para o soluto e pequeno para os demais componentes.
  • Por que isso é desejável? Porque alta seletividade reduz quantidade de solvente necessária e diminui a necessidade de etapas de purificação posteriores.
    Conclusão: a afirmação I é correta.

Passo 3

Entendendo a II (capacidade): o que significa “alta capacidade de solubilização”?
  • Capacidade é a quantidade máxima de soluto que o solvente pode dissolver (em termos práticos, pode-se pensar como a concentração possível do soluto no solvente).
  • Mesmo que um solvente seja seletivo, se tiver baixa capacidade será necessário muito solvente ou muitas etapas para extrair o soluto — isso aumenta custo e volume de operação.
    Conclusão: a afirmação II é correta.

Passo 4

Analisando a III (viscosidade): a afirmação diz que “baixa viscosidade” promove separação de fases, minimiza queda de pressão e aumenta taxa de transferência de massa.
  • Do ponto de vista hidrodinâmico e de transferência de massa: baixa viscosidade tende a reduzir perda de carga em tubulações e equipamentos e facilita difusão/movimento das moléculas, o que pode aumentar coeficientes de transferência de massa. Também, pela lei de Stokes, a velocidade de assentamento de gotas depende inversamente da viscosidade do meio; por exemplo, em regime laminar a velocidade terminal de uma gota segue, em forma simplificada,
v \propto \frac{(\rho_{\text{gota}}-\rho_{\text{contínua}})\,g\,r^2}{\mu},í
onde \mu é a viscosidade. Assim, menor \mu tende a aumentar a velocidade de separação por sedimentação.
  • No entanto, a afirmação III agrega três efeitos num único enunciado e diz que baixa viscosidade “promove a separação de fases” sem ressalvas. Na prática, a separação de fases depende fortemente da diferença de densidade entre fases e da tensão interfacial; em alguns casos a baixa viscosidade pode até favorecer a formação de emulsões ou dificultar a coalescência dependendo do regime de agitação e das propriedades interfaciais. Ou seja, dois dos três itens citados (queda de pressão e taxa de transferência) são geralmente verdadeiros para baixa viscosidade, mas o trecho sobre “promover a separação de fases” não é universalmente verdadeiro por si só — separação exige também diferença de densidade e boa coalescência (tensão interfacial, tempo de residência, etc.).
  • Como a afirmativa III é uma frase composta e contém um enunciado que não é sempre verdadeiro sem outras condições, ela não é correta se for tomada de forma absoluta como o enunciado faz.
    Conclusão: a afirmativa III é duvidosa/imperfeita e, por estar formulada de modo absoluto, deve ser considerada incorreta para efeito dessa questão objetiva.

Passo 5

Analisando a IV (pressão de vapor elevada) e a V (baixa diferença de densidade entre extrato e rafinado):
  • IV: elevada pressão de vapor significa solvente muito volátil. Isso é indesejável em extração líquida porque causa perdas por evaporação, maiores riscos de segurança (inflamabilidade) e necessidade de condensação/recuperação. Em geral prefere‑se solventes de baixa pressão de vapor (menos voláteis). Logo, IV é incorreta.
  • V: baixa diferença de densidade entre as fases dificultaria o desacoplamento das fases (desengate) e tornaria a separação mais lenta e problemática. O desejável é uma diferença de densidade adequada (preferivelmente grande o suficiente) para facilitar a segregação das fases por gravidade. Portanto V, que diz “baixa diferença …”, é indesejável e está incorreta.

Passo 6

Resumo lógico das avaliações:
  • I: correta.
  • II: correta.
  • III: contém proposições verdadeiras em parte, mas é formulada de forma absoluta (inclui “promover a separação de fases”) e portanto não é correta como enunciado estrito desta questão.
  • IV: incorreta.
  • V: incorreta.
Assim as únicas característicias que podem ser consideradas CORRETAS, tomadas sem ambiguidade pelo enunciado, são I e II.

Passo 7

Escolhendo entre as alternativas dadas: a alternativa que lista APENAS I e II é a alternativa (A). Vou selecionar essa alternativa, justificando que I e II são critérios fundamentais e inequívocos na seleção de solventes; as outras afirmações são falsas ou formuladas de modo absoluto que as torna inaceitáveis na lista “apenas corretas”.

Resposta

(A) I e II.

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