DESVENDAR OS SEGREDOS DAS PEDRAS FERVENTES

DESVENDAR OS

SEGREDOS DAS “PEDRAS FERVENTES”

Estágio realizado: 11 de Julho de 2011 a 15 de Julho de 2011

http://ricardojchp.wordpress.com/page/18/

http://profs.ccems.pt/RicardoPim entel/africa.htm



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)

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 ZSM-5 Código IZA: MFI

Nome comercial: zeólito A Código IZA: LTA

Nome comercial: zeólito Y Código IZA: FAU

Zeólitos

Adsorventes Permutadores iónicos

Secagem, purificação e separação de

gases e hidrocarbonet

os

Catalisadores em processos de refinação –

catálise heterogénea

“Zein” (ferver) + “lithos” (pedra)

 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.

OS ZEÓLITOS COMO ADSORVENTES

Nº Amostra [CH₃COOH]

(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 (CH₃COOH) e sendo NaOH o titulante, a 0,1M.

REGISTO DE RESULTADOS

TRATAMENTO DE RESULTADOS

c 1 1

c K

 

m m

y y y

Onde:

c – Concentração de equilíbrio;

y - nº de moles de CH3COOH adsorvidas;

y^m – nº de moles de CH3COOH necessários para revestir totalmente toda a superfície de sólido;

K – Constante de Equilíbrio adsorção/desadsorção.

y = 435,28x + 62.29 R² = 0,9689

0 20 40 60 80 100 120

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1

Gráfico 1

A partir da equação da recta:

c (M) c / y

(dm^-3)

Para obter o resultado da área superficial especifica temos:

A = y

. N .s .10

Que irá ser:

A = 290 m² / g



A propriedade dos zeólitos que permite o

amaciamento da água é a sua capacidade de actuar como permutador iónico.

OS ZEÓLITOS COMO AMACIADORES DE ÁGUAS

Nesta experiência iremos quantificar o teor em

iões em Ca

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 Ca²⁺ na amostra de água 23,25 Parte II – Titulação do Ca²⁺ após

contacto com o zeólito (250 mg)

Amostra de zeólito

(4A) 15,05

Parte III – Titulação de Ca²⁺ após contacto com o detergente (1 g)

Amostra de detergente Skip

(UNILEVER)

4,45

Concentração de Ca²⁺ (M)

Parte I – Titulação Ca²⁺ na amostra de água 9,3x10^-3

Parte II – Titulação do Ca²⁺ após contacto com o zeólito (250 mg)

Amostra de zeólito

(4A) 6,02x10^-3

Parte III – Titulação de Ca²⁺ 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 (H₂O , H₂O com detergente e H₂O com zeólito puro).

TRATAMENTO DE RESULTADOS

TRATAMENTO DE RESULTADOS

http://www.netconsumo.com/2009/05/acop-pede-intervencao-do-icap- para.html

Amostra

Percentagem de remoção Ca²⁺

por 100 ml de água Zeólito (4A)

(250 mg)

36 %

Detergente Skip (UNILEVER) (250 mg)

20 %

Detergente Skip (UNILEVER) (1000 mg)

80 %



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.

OS ZEÓLITOS COMO CATALISADORES

REGISTO DE RESULTADOS

Amostras Volume éster produzido

(ml) A – Catalisador: Zeólito HY (2 g) 10,15 B – Catalisador: H₂SO₄ puro (0,5 ml) 17*

* Este valor foi o resultado de uma outra experiencia realizada por um outro grupo.

CH₃COOH + C₅H₁₁OH C₇H₁₄O₂ + H₂O

Reacção catalítica entre um ácido e um álcool para

obtenção de um éster em fase heterogénea (zeólito HY)

ou homogénea (H

SO

)

TRATAMENTO DE RESULTADOS

1. Calculo do Reagente Limitante

ρ^(CH₃^COOH) = 1,048 g/cm³ ρ^(C₅^H₁₁^OH) = 0,81 g/cm³

m(CH₃COOH) = 15,7g m(C₅H₁₁OH) = 12,2g

M(CH₃COOH) = 60,05 g/mol M(C₅H₁₁OH) = 88,15 g/mol n(CH₃COOH) = 0,26 mol n(C₅H₁₁OH) = 0,14 mol Através dos cálculos concluímos

que o reagente limitante é o C₅H₁₁OH (pentanol)

2. Cálculo do rendimento da Reacção

Rendimento obtido durante a reacção química

ρ^(C₇^H₁₄^O₂⁾ = 0,876 g/cm³

M(C₇H₁₄O₂) = 130,19 g/mol



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.

DISCUSSÃO / CONCLUSÃO