UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA FENÔMENOS DE TRANSPORTE IIIDIFUSIVIDADE MÁSSICA EM LÍQUIDOS PROFESSOR: ALFREDO ISMAEL CURBELO GARNIC Gabrielly Maciel e Katharinne de Oliveira 1º Semestre 2013 APRESENTAÇÃO: • GABRIELLY DOS SANTOS MACIEL- 11011759 • KATHARINNE DE OLIVEIRA-10911633 Gabrielly Maciel e Katharinne de Oliveira 1º Semestre 2013 INTRODUÇÃO • A transferência de massa se relaciona como movimento de um componente específico num sistema de vários componentes,com diferentes concentrações. • O movimento ocorre no sentido das zonas onde a concentração desse componente é mais baixa. • Essa transferência pode ocorrer pelo mecanismo da DIFUSÃO MOLECULAR ou da CONVECÇÃO. Gabrielly Maciel e Katharinne de Oliveira 1º Semestre 2013 • Pode ser natural (se o movimento for provocado por diferenças de densidades) ou forçada (se o movimento for provocado por ação de agentes externos).INTRODUÇÃO(Cont.) • A convecção é um mecanismo que ocorre através de um fluido em movimento (movimento do meio). Gabrielly Maciel e Katharinne de Oliveira 1º Semestre 2013 . • É análoga à transferência de calor por condução. Gabrielly Maciel e Katharinne de Oliveira 1º Semestre 2013 . em que há uma diferença de potencial elétrico. porém é mais complexo pois ocorre numa mistura com pelo menos duas espécies químicas.) • A difusão é um mecanismo que indica como um composto se movimenta dentro de uma fase ou entre fases (interações moleculares). existindo um gradiente de concentração química.INTRODUÇÃO(Cont. • Tais mecanismos ocorreram envolvendo espécies chamadas de soluto e solvente.) • A difusão envolve espécies sólidas. Gabrielly Maciel e Katharinne de Oliveira 1º Semestre 2013 . obtendo misturas(gases) ou soluções (líquidos). líquidas e gasosas.INTRODUÇÃO(Cont. tal como a hidrodinâmica. Gabrielly Maciel e Katharinne de Oliveira 1º Semestre 2013 . como no caso dos gases. • Logo. utiliza-se várias teorias.DIFUSÃO EM LÍQUIDOS • A difusão mássica em líquidos é mais complexa pois não há uma teoria. do salto energético (Eyring) e os modelos da mecânica estatística e da termodinâmica dos processos irreversíveis. • Tal coeficiente em líquidos é muito maior que em gases e depende fortemente do grau de idealidade da solução. pressão e composição. devido a neutralidade elétrica da solução.DIFUSÃO EM LÍQUIDOS(Cont.) • O coeficiente de difusão (mobilidade do soluto no meio) é dependente da temperatura. • Os íons devem se difundir com uma mesma taxa. Gabrielly Maciel e Katharinne de Oliveira 1º Semestre 2013 . • As moléculas podem se difundir como moléculas ou como íons em solução (iônicas eletrolíticas). DIFUSÃO EM LÍQUIDOS(Cont.. solvente puro.) Diferença entre Eletrólitos e Não-Eletrólitos: Eletrólitos Não-eletrólitos • São solutos que se • São solutos que não liberam dissolvem em solventes íons na solução à medida fornecendo íons à solução. fornecidos por substâncias iônicas. • Geralmente. • Ex. KCl.. como NaCl (Na+Cl-). etc. eletrólitos são etc.. que se dissolve e não solução esta que conduz influenciam a condutividade eletricidade melhor que o do solvente. NaOH. álcool etílico. Gabrielly Maciel e Katharinne de Oliveira 1º Semestre 2013 ..: Sacarose. 1. DIFUSÃO DE NÃO-ELETRÓLITOS EM SOLUÇÕES LÍQUIDAS DILUÍDAS • Não-eletrólitos • Soluções diluídas • A força motriz será dada pelo potencial químico atividade . .A “força motriz” no transporte de uma substância A será dado pelo potencial químico. Haverá movimento de A decorrente do arrasto provocado pelo meio B Ação que o meio B exerce sobre a molécula A . Concentração total A concentração C ser basicamente a do solvente . Coeficiente difusivo Equação de Stokes-Eistein . • Um dos grandes problemas na teoria hidrodinâmica é justamente definir esse raio o Alguns autores partem da relação entre raio e volume o outros consideram o raio de giro A equação de Stokes-Eistein serve como ponto de partida para a proposta de correlações experimentais nas formas: volume molar da espécie i no seu ponto normal de ebulição volume crítico da espécie i raio de giro da molécula i Tabelado . utilizar a correlação de Tyn e Calus (1975). estão tabelados! .Caso o volume não seja encontrado na tabela. Valores experimentais para o coeficiente de difusão em líquidos. em solução diluída. Correlações que utilizam o volume molar a Tb Scheibel (1954): exceto para: a) água como solvente e se neste caso utilizar b) benzeno como solvente e se neste caso utilizar Desaconselhável para a difusão de gases dissolvidos em líquidos orgânicos. c) outros solventes em que neste caso utilizar . Utiliza-se em situações em que os solutos são gases dissolvidos ou quando se trabalha com soluções aquosas.Wilke é Chang (1995): na qual Φ é o parâmetro de dissociação do solvente. Φ = 2.5 (etanol) e Φ = 1. Reddy e Doraiswany (1967): em que: Desaconselhável para a maioria dos casos.9 (metanol). Φ = 1. Φ = 1. .6 (água). para o restante dos solventes. Hayduk e Minhas (1982): Indicada para soluções aquosas. . inadequada para água como soluto.Lusis e Ratcliff (1968): Indicada para solventes orgânicos. Hayduk e Minhas (1982): Indicada para parafinas normais com as seguintes faixas de números de átomos carbonos: • para o soluto: • para o solvente: .. Siddiqi e Lucas (1986): Indicada para soluções aquosas.Siddiqi e Lucas (1986): Indicada para solventes orgânicos. . Correlações que utilizam o raio de giro Uemesi e Danner (1981): Indicada para soluto/solvente orgânico.Correlação que utiliza o volume crítico Indicada para gases dissolvidos em solventes orgânicos de alta viscosidade. . Hayduk e Minhas (1982): Recomendada para solventes apolares.Hayduk e Minhas (1982): Recomendada para solventes polares. . Equações que melhor se aproximaram dos resultados experimentais: •Solventes orgânicos: Siddiqi e Lucas (1986) •Soluções aquosas: •Soluto e/ou solvente são parafinas normais: . uma molécula A difunde no meio B uma molécula B difunde no meio A Exemplo: Piscina com água e piscina com piche .Observação: Em uma solução diluída. é a característica básica da difusão em soluções líquidas concentradas. DIFUSÃO DE NÃO-ELETRÓLITOS EM SOLÇÕES LÍQUIDAS CONCENTRADAS Meio difusivo Piscina 200mL de vinho Jarra de 2L O vinho estará diluído na água Solvente O meio difusivo passa a ser a mistura de soluto e solvente solução não-ideal: O efeito da mistura do par soluto/meio. . na qual as espécies químicas são distintas.2. O potencial químico é dado por: Diferenciando: ou Derivando . Lembrando que a “força motriz” do transporte da substância A é dado pelo potencial químico: Somente na direção z para uma solução líquida concentrada real. . Concentração total . Influência da concentração da solução líquida assim como da correção da não-idealidade da solução no fluxo de matéria . Wilke (1949) .coeficiente de difusão = média ponderada entre os termos em diluição infinita Considerando os efeitos da viscosidade da solução e das espécies A e B. Outros: Vignes (1966): Leffler e Cullinan (1970): . Difusão de não-eletrólitos em soluções líquidas concentradas • . Difusão de não-eletrólitos em soluções líquidas concentradas • .