VI.1.1 DIFUSÃO EM FASE LÍQUIDA: 1- SOLUTO NÃO ELETROLÍTICO EM SOLUÇÕES LÍQUIDAS DILUÍDAS: EQUAÇÃO DE Wilke e Chang (1955):

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1 VI.. IFUSÃO EM FSE LÍQUI: - SOLUTO NÃO ELETROLÍTICO EM SOLUÇÕES LÍQUIS ILUÍS: EQUÇÃO E Wilke e Chang (955): 0 B B 8 M 7,4 0 T V B IFUSIVIE. O SOLUTO( ) NO SOLVENTE B 0,6 b 0,5 cm 2 s ; T TEMPERTUR O MEIO K ; V b VOLUME MOLR O SOLUTO cm 3 gmol; M B MSS MOLECULR O SOLVENTE g gmol ; PRÂMETRO E SSOCIÇÃO O SOLVENTE B VISCOSIE O SOLVENTE (cp)

2 ÁGU 2,6 ETNOL METNOL,5,9 PR O RESTNTE OS SOLVENTES:,0 EXEMPLO 4: ESTIME O COEFICIENTE E IFUSÃO O CCl 4 EM HEXNO 25C UTILIZNO-SE CORRELÇÃO E Wilke e Chang. COMPRE O RESULTO COM O vlor EXPERIMENTL B = 3,70 x 0-5 cm 2 /s. OS: (= CCl 4 ; B=HEXNO); B =0,3 Cp. ESPÉCIE M i (g/gmol) V bi (cm 3 /gmol) =CCl 4 53, B=hexano 86,78 40,062 (TBEL.2b O CREMSCO)

3 2- SOLUTO NÃO ELETROLÍTICO EM SOLUÇÕES LÍQUIS CONCENTRS: ) CORRELÇÃO E Wilke (949): B * B x 0 B x B B 0 B B VISCOSIE SOLUÇÃO ELETROLÍTIC (cp) VISCOSIE B VISCOSIE SOLUÇÃO SOLUÇÃO B (cp) (cp) x FRÇÃO MOLR ESPÉCIE (cp) x B FRÇÃO MOLR ESPÉCIE B (cp) 0 B, 0 B COEF. IFUSÃO BINÁRI EM LÍQUIOS EM ILUIÇÃO INFINIT ( cm 2 s) TBEL.6 (pg. 74 O CREMSCO)

4 B) CORRELÇÃO E Leffler and Cullinan (970): B * B 0 x 0 x B B B B * B B 0, 354 x x B GRIENTE E TIVIE: REFERE-SE À CORRELÇÃO NÃO- IELIE SOLUÇÃO NO FLUXO E MTÉRI

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6 EXEMPLO 5: UTILIZNO-SE OS VLORES OS COEFICIENTES E IFUSÃO EM ILUIÇÃO PRESENTES N TBEL.6 (CREMSCO), ESTIME O B PR O SISTEM CCl 4 /HEXNO 25C, NO QUL FRÇÃO MOLR O HEXNO É 0,43. ESS TEMPERTUR S VISCOSIES SOLUÇÃO, O TETRCLORETO E CRBONO E O HEXNO SÃO, RESPECTIVMENTE: 0,55 cp, 0,86 cp e 0,3 cp. PR ESTE SISTEM, O HEXNO É ESPÉCIE E O CCl 4 ESPÉCIE B. COMPRE O RESULTO OBTIO COM O VLOR EXPERIMENTL 2,36 x 0-5 cm 2 /s E UTILIZE S CORRELÇÕES E Wilke E Leffler e Cullinan PR ESTIMR O VLOR E B.

7 3- SOLUTO ELETROLÍTICO EM SOLUÇÕES LÍQUIS ILUÍS: 0 z z2 2 z z2 2 0 COEF. IFUSÃO EM SOLUÇÃO ILUÍ O ELETRÓLITO z 2 B z EM UM SOLVENTE ( cm 2 s) z, z 2 CRG O ELETRÓLITO, 2 COEFICIENTE E IFUSÃO IÔNIC EM ILUIÇÃO INFINIT EM ÁGU 25C

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9 EXEMPLO 6: ETERMINE O COEFICIENTE E IFUSÃO EM ILUIÇÃO INFINIT 25C O NaCl, MgSO 4, Na 2 SO 4 E MgCl 2 EM ÁGU. COMPRE OS RESULTOS OBTIOS COM O VLOR EXPERIMENTL CONTIO N TBEL.9 O CREMSCO.

10 4- IFUSÃO E ELETRÓLITOS EM SOLUÇÕES LÍQUIS CONCENTRS: CORRELÇÃO E Gordon (977): B w w w V c m m ln 0 0 ln i i i m m m m m m m i i i w M w m m V c w w

11 0 0 i i m i c w V w w B m MOLLIE ( gmol SOLUÇÃO Kg SOLVENTE) w FRÇÃO MÁSSIC O SOLUTO ( Kg SOLUTO Kg SOLUÇÃO) M MSS MOLECULR O SOLUTO B VISCOSIE ( g gmol) SOLUÇÃO ELETROLÍTIC (cp) w VISCOSIE ÁGU (cp) V w VOLUME. PRCIL MOLL ÁGU N SOLUÇÃO ( cm 3 gmol) i CONSTNTE PR O ELETÓLITO (TBELO) 0 COEF. IF. ILUIÇÃO INFINIT O SOLUTO EM ÁGU 25C ( TBELO)

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14 EXEMPLO 7: ESTIME O COEFICIENTE E IFUSÃO O SL E COZINH 25C EM ÁGU. FRÇÃO MÁSSIC O SL É IGUL 0,5. COMPRE O VLOR OBTIO COM O VLOR EXPERIMENTL E,538 x 0-5 cm 2 /s. OS: w =0,894 cp; B =,20 cp; 0 =,62 x 0-5 cm 2 /s (TBEL.9)

15 VI..2 IFUSÃO EM SÓLIOS CRISTLINOS: SÓLIO CRISTLINO NÃO POROSO ÁTOMOS MIS PRÓXIMOS ENTRE SI O QUE EM QULQUER OUTRO ESTO MTÉRI. NESTE CSO, O COEFICIENTE E IFUSÃO É O POR: 0 R Q B 0 e Q RT COEF. IF. SEM QUE HOUVESSE NECESSIE O SLTO ENERGÉTICO (cm 2 /s); (TBEL.3 O CREMSCO) CONSTNTE UNIVERSL OS GSES (,987 cal/mol.k); ENERGI E TIVÇÃO IFUSIONL (cal/mol); T TEMPERTUR BSOLUT (K).

16 EXEMPLO 8: ESTIME IFUSIVIE O CRBONO EM Fe (ccc) E EM Fe (cfc) 000C.

17 IFUSÃO EM SÓLIOS POROSOS: UM SÓLIO POROSO PRESENT ISTRIBUIÇÃO (OU NÃO) E POROS E GEOMETRI INTERN E EXTERN PECULIRES QUE ETERMINM MOBILIE O IFUNENTE. EM FCE ISTO, TEM-SE SEGUINTE CLSSIFICÇÃO: - IFUSÃO E FICK OU ORINÁRI; B- IFUSÃO E KNUSEN; C- IFUSÃO CONFIGURCIONL.

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19 - IFUSÃO E FICK OU ORINÁRI: PR GSES ENSOS SE IFUNINO PR O INERIOR E UM SÓLIO QUE PRESENT POROS RELTIVMENTE GRNES (OU SEJ, MIOR QUE O CMINHO LIVRE MÉIO S MOLÉCULS IFUNENTES): ef B P PRECE EM FUNÇÃO NTUREZ TORTUOS O SÓLIO POROSO ef f T, P P,, ef B P COEFICIENTE EFETIVO E IFUSÃO (cm 2 /s); COEFICIENTE E IFUSÃO ESPÉCIE N ESPÉCIE B (cm 2 /s); POROSIE O SÓLIO; TORTUOSIE. TBELOS

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21 B- IFUSÃO E KNUSEN: PR GSES LEVES, À PRESSÃO SUFICIENTEMENTE BIX SE IFUNINO PR O INERIOR E UM SÓLIO QUE PRESENT POROS ESTREITOS ( OREM O CMINHO LIVRE MÉIO O IFUNENTE) COLISÕES ENTRE S MOLÉCULS ESPREZÍVEIS NO FENÔMENO IFUSIVO E C ESPÉCIE QUÍMIC IFUNE INEPENENTEMENTE S EMIS. NESTE CSO IFUSIVIE É POR: K T 9 2 3,7 0 r P M r P 2 P S B 2 V S P r P RIO MÉIO OS POROS cm; S ÁRE SUP. ESPECÍFIC MTRIZ POROS cm 2 g; B MSS ESPECÍFIC O SÓLIO 3 g cm ; V P VOL. ESPECÍFICO O PORO PRT. SÓLI cm 3 g.

22 QUNO TORTUOSIE É CONSIER N IFUSÃO E KNUSEN, O COEFICIENTE E IFUSÃO É CORRIGIO PEL SEGUINTE EQUÇÃO: K ef K P ESTRUTUR COMPLEX E UM SÓLIO POROSO FZ COM QUE UM SOLUTO GSOSO, SE EPRE COM VÁRIOS TMNHOS E POROS, CRCTERIZNO TNTO IFUSÃO ORINÁRI QUNTO E KNUSEN. NESTE CSO, UTILIZ-SE SEGUINTE EQUÇÃO: ef ef K ef ef COEFICIENTE IFUSIVO CONSIERNO S LEIS E FICK E KNUSEN cm 2 s. EXEMPLO 9: ETERMINE O COEFICIENTE E IFUSÃO EFETIVO O IÓXIO E CRBONO EM UM PRTÍCUL CTLÍTIC ESFÉRIC E LUMIN 30C, UTILIZNO OS OS PRESENTOS N TBEL.4 O CREMSCO.

23 C- IFUSÃO CONFIGURCIONL: OCORRE EM MTERIIS CONHECIOS COMO zeólitas QUE SÃO MTERIIS CONSTITUÍOS POR UM REE REGULR E MICROPOROS COM IÂMETRO INFERIOR nm. CERC E E POROS / mm 2 MOLÉCULS E IFERENTES TMNHOS POEM SER SEPRS TRVÉS OS MICROPOROS, EM UM PROCESSO QUE POERI SER ESCRITO COMO UM PENEIRMENTO MOLECULR.

24 QUNO O IÂMETRO O PORO PRESENT MESM GRNEZ QUELE SSOCIO O IFUNENTE, TEM-SE IFUSÃO CONFIGURCIONL:

25 ZEO 0 e Q RT 0 COEF. EFETIVO E IFUSÃO EM ZEÓLITS (cm 2 /s); R Q T CONSTNTE UNIVERSL OS GSES (,987 cal/mol.k); ENERGI E TIVÇÃO IFUSIONL (cal/mol); TEMPERTUR BSOLUT (K). ZEO COEF. EFETIVO E IFUSÃO SO SOLUTO N ZEÓLIT (cm 2 /s).

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