Reator CSTR

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.Materiais utilizados na construção do reator

- MDF

- PLACAS DE VIDRO

- Motor

- Mangueira de PVC

- Mangueira de gás de cozinha

- Torneiras de plástico

- Registros de metal

- Hastes de metal

- Hélices de metal

- Roscas de metal

- Veda rosca

- Borracha de vedação

- Abraçadeiras de metal

- Manômetro

- .Dados do reator

O reator opera nos seguintes dados:

- Temperatura ambiente constante

- Capacidade de 17L

- Com o volume de solução de aproximadamente 12L

- A vazão de 0,027L/s

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.Procedimentos operacionais

Por se tratar de um reator CSTR a entrada de reagentes e a saída de produtos ocorrem simultaneamente então o protótipo do reator é operado da seguinte forma:

Primeiro passo, foi preparado uma solução de leite de cal Ca(OH)2 com aproximadamente 20gotas de fenolftaleína, cerca de 24L.

No segundo passo o tanque do reator foi preenchido completamente por essa solução, depois disso foi acionado o cilindro de CO2.

No terceiro passo foi aberto o registro de metal, acionado o motor de agitação e aberto a torneira por onde saí os produtos, assim começou a entrada de reagentes e a saída de produtos no reator.

Após isso o tanque do reator foi continuamente alimentado enquanto seu efluente era removido com a vazão de 0,027L/s.

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CARACTERÍSTICAS EXPERIMENTAIS

5.1.Objetivo do experimento

O experimento tem como objetivo de mostrar o indicador de fenolftaleína

nas reações com óxidos básicos sendo transformados em óxidos ácidos.

5.2. Reagentes e materiais utilizados na reação

- Cal virgem

- Água

- Cilindro de CO2

- Fenolftaleína

- Balança analítica

- Instrumentos para medida de volume de 2L

- Instrumentos para agitação

- Tanque de armazenamento

- Reator CSTR

- Balde com capacidade de até 12L

5.3. Procedimento experimental

- Foram pesados 60g de cal virgem

- Em um balde foi misturado 12L de água com 60g de cal virgem (solução de hidróxido de cálcio)

- Na mistura foi colocada cerca de 20 gotas do indicador de fenolftaleína

- A solução apresentou coloração rosa

- A mistura foi colocada no tanque de armazenamento do reator

- Foi acionado o cilindro de CO2

- O registro foi aberto e o reator começou a ser operado

- Notou-se o que aconteceu com a solução dentro do tanque de agitação com a presença de CO2

- Os resultados foram discutidos e analisados

5.4. Resultados e discussões

Depois de misturar a água com a cal virgem foi observado que a solução obtém um aspecto leitoso, isso acontece porque, visto que o óxido de cálcio (CaO) é um óxido básico, quando ele entra em contato com a água, forma-se uma base, que é o hidróxido de cálcio (cal hidratada), que é o líquido branco observado:

CaO(s) + H2O(ℓ) → Ca(OH)2(aq)

Quando se adicionou a fenolftaleína na solução, ficou perceptível que ela ficou rósea, isso porque a fenolftaleína é um indicador ácido-base que, em meio básico, fica rosa bem intenso.

Com a abertuta do cilindro de CO2 implica a introdução de gás carbônico nas soluções de água de cal (soluções de hidróxido de cálcio), foi formado o íon carbonato, de acordo com o seguinte equilíbrio químico (Butler, 1982):

CO2(g) + 2OH–(aq) ↔ CO23–(aq) + H2O(l) (1)

Na presença de íons Ca2+, o íon carbonato leva à formação de um precipitado de carbonato de cálcio, de acordo com o seguinte equilíbrio químico:

Ca2+(aq) + CO2-3(aq) ↔CaCO3(s) (2)

Continuando o borbulhamento do gás carbônico, ocorre a dissolução desse precipitado, devido à formação do íon bicarbonato:

CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l) ↔ Ca2+(aq) + 2HCO-23(aq) (3)

O borbulhamento contínuo de gás carbônico é suficiente para consumir toda a base assim a solução que antes era rósea volta a ter sua aparência a leitosa. Isso acontece porque ocorre a neutralização da solução (indicador torna-se incolor) isto é, o equilíbrio químico dado pela eq. 1 é totalmente deslocado no sentido dos produtos.

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CONCLUSÃO

Os reatores químicos possuem as mais diversas aplicabilidades sendo que o CSTR é responsável por tornar as soluções em misturas perfeitas, onde não há diferença de concentração, temperatura e volume dentro do tanque. O reator CSTR pode ser usado sozinho ou em série e é muito utilizado em industrias químicas tendo como sua única desvantagem a menor conversão do reagente por unidade de volume dentre os reatores com escoamento contínuo.

A criação de um protótipo deste