DESVENDAR OS SEGREDOS DAS PEDRAS FERVENTES http://ricardojchp.wordpress.com/page/18/ http://profs.ccems.pt/ricardopim entel/africa.htm Estágio realizado: 11 de Julho de 2011 a 15 de Julho de 2011
No âmbito do estágio, promovida pela Ciência Viva com o tema, desvendar os segredos das pedras ferventes, foi-nos proposto a realização de várias actividades laboratoriais de modo a entender o comportamento destas pedras ferventes, os zeólitos. Grupo de trabalho Anastásiya Haurysh (Escola Secundária de Mem Martins) Eunice Afonso (Escola Secundária Sá da Bandeira) Rodrigo Marques (Escola Secundária de Mem Martins)
Nome comercial: zeólito ZSM-5 Código IZA: MFI ZEÓLITOS - O QUE SÃO? Os zeólitos são materiais tecnologicamente importantes e que têm aplicações em vários processos químicos. São sobretudo utilizados em: Refinação; Petroquímica; Adsorção; Indústria de detergentes. Nome comercial: zeólito A Código IZA: LTA Nome comercial: zeólito Y Código IZA: FAU
Zein (ferver) + lithos (pedra) Zeólitos Adsorventes Permutadores iónicos Secagem, purificação e separação de gases e hidrocarbonet os Catalisadores em processos de refinação catálise heterogénea
OS ZEÓLITOS COMO ADSORVENTES Nesta actividade estudou-se o comportamento de um zeólito comercial, Mordenite (MOR) como adsorvente e determinou-se a área da superfície interna e externa de 1 g de zeólito (Área superficial específica) Os zeólitos começaram a ser utilizados nos processos de separação, nos quais estes materiais conseguem reter algumas moléculas no interior dos seus poros e cavidades separando-as assim do meio onde se encontram, pois o diâmetro dos seus poros e cavidades é da mesma ordem de grandeza das moléculas.
REGISTO DE RESULTADOS Nº Amostra [CH 3 COOH] (M) M amostra (g) V médio (ml) 1 0,0200 0,998 1,75 2 0,0400 1,0097 3,55 3 0,0600 1,0053 5,35 4 0,0800 0,9940 7,25 5 0,100 1,0076 9,1 6 0,120 0,9969 10,85 Nesta etapa da experiência foi utilizada a técnica de titulação, na qual utilizamos duas tomas de 10mL de ácido acético (CH 3 COOH) e sendo NaOH o titulante, a 0,1M.
TRATAMENTO DE RESULTADOS c 1 1 c y y Ky m m Onde: c Concentração de equilíbrio; y - nº de moles de CH3COOH adsorvidas; ym nº de moles de CH3COOH necessários para revestir totalmente toda a superfície de sólido; K Constante de Equilíbrio adsorção/desadsorção. 120 100 Gráfico 1 A partir da equação da recta: 80 c / y (dm -3 ) 60 40 y = 435,28x + 62.29 R² = 0,9689 20 0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 c (M)
Para obter o resultado da área superficial especifica temos: Que irá ser: A = y m. N.s.10-18 A = 290 m 2 / g
OS ZEÓLITOS COMO AMACIADORES DE UAS A propriedade dos zeólitos que permite o amaciamento da água é a sua capacidade de actuar como permutador iónico. Nesta experiência iremos quantificar o teor em iões em Ca 2+ numa água antes e após o contacto com zeólitos. Iremos testar o desempenho de zeólitos comerciais no estado puro e bem como o de detergentes contendo zeólitos na sua formulação.
REGISTO DE RESULTADOS Volume de Titulante V médio (ml) Parte I Titulação Ca 2+ na amostra de água 23,25 Parte II Titulação do Ca 2+ após contacto com o zeólito (250 mg) Parte III Titulação de Ca 2+ após contacto com o detergente (1 g) Amostra de zeólito (4A) Amostra de detergente Skip (UNILEVER) 15,05 4,45
TRATAMENTO DE RESULTADOS Concentração de Ca 2+ (M) Parte I Titulação Ca 2+ na amostra de água 9,3x10-3 Parte II Titulação do Ca 2+ após contacto com o zeólito (250 mg) Amostra de zeólito (4A) 6,02x10-3 Parte III Titulação de Ca 2+ após contacto com o detergente (1 g) Amostra de detergente Skip (UNILEVER) 1,78x10-3 Nesta parte da experiencia utilizamos a técnica de titulação sendo usado EDTA a 0,01M como titulante, a murexida como indicador e três amostras (H 2 O, H 2 O com detergente e H 2 O com zeólito puro).
TRATAMENTO DE RESULTADOS Amostra Zeólito (4A) (250 mg) Detergente Skip (UNILEVER) (250 mg) Detergente Skip (UNILEVER) (1000 mg) Percentagem de remoção Ca 2+ por 100 ml de água 36 % 20 % 80 % http://www.netconsumo.com/2009/05/acop-pede-intervencao-do-icappara.html
OS ZEÓLITOS COMO CATALISADORES A aplicação mais importante dos zeólitos é sem dúvida como catalisadores heterogéneos na indústria de transformação de hidrocarbonetos presentes no petróleo. Ao actuarem como catalisadores heterogéneos os zeólitos não só aceleram a velocidade das reacções como também promovem a formação de alguns produtos em detrimento de outros.
REGISTO DE RESULTADOS Reacção catalítica entre um ácido e um álcool para obtenção de um éster em fase heterogénea (zeólito HY) ou homogénea (H 2 SO 4 ) CH 3 COOH + C 5 H 11 OH C 7 H 14 O 2 + H 2 O Amostras Volume éster produzido (ml) A Catalisador: Zeólito HY (2 g) 10,15 B Catalisador: H 2 SO 4 puro (0,5 ml) 17* * Este valor foi o resultado de uma outra experiencia realizada por um outro grupo.
TRATAMENTO DE RESULTADOS 1. Calculo do Reagente Limitante ρ(ch 3 COOH) = 1,048 g/cm 3 ρ(c 5 H 11 OH) = 0,81 g/cm 3 m(ch 3 COOH) = 15,7g m(c 5 H 11 OH) = 12,2g M(CH 3 COOH) = 60,05 g/mol M(C 5 H 11 OH) = 88,15 g/mol n(ch 3 COOH) = 0,26 mol n(c 5 H 11 OH) = 0,14 mol Através dos cálculos concluímos que o reagente limitante é o C 5 H 11 OH (pentanol)
2. Cálculo do rendimento da Reacção ρ(c 7 H 14 O 2 ) = 0,876 g/cm 3 M(C 7 H 14 O 2 ) = 130,19 g/mol Rendimento obtido durante a reacção química
DISCUSSÃO / CONCLUSÃO Com este estágio e com as experiências realizadas concluímos que os zeólitos são indispensáveis na indústria, encontrando-se presentes na constituição de vários detergentes. Através dos resultados obtidos na experiência de quantificação do cálcio concluímos que os zeólitos estão presentes nos detergentes e removem eficazmente o cálcio, amaciando a água. Concluímos também que quando o zeólito é utilizado como catalisador heterogéneo, embora se produza uma quantidade de éster inferior, é facilmente recuperado, podendo ser reutilizado.