ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: ANÁLISE DE DISSOLUÇÃO DE ÁCIDOS E ÁGUA VIA MODELAGEM
TÉRMICA
AUTORES: Silva, E.M.C.A. (UEPB) ; Grangeiro, M.F. (UEPB) ; Assis, G.C. (UEPB) ; Reis, D.B. (UEPB) ; Silva, J.N. (UFCG)
RESUMO: A dissolução de ácido e água é um procedimento corriqueiro em indústrias e
laboratórios.Os profissionais da ciência química sempre escutam:nunca adicione
água no ácido.Esse trabalho tem por objetivo explicar como ocorre o processo de
liberação de calor durante a dissolução de ácidos e água.O modelo térmico obtido
avalia a agressividade da dissolução com a adição de água em ácido.Mostra que a
energia necessária para um volume pequeno de água,diante um volume maior de
ácido,faz com que a mesma mude de fase,com expansão brusca,podendo haver quebra
de recipientes,ocorrem muitos acidentes considerando a explosão de ácidos,mais o
que ocorre é a expansão da água devido à energia liberada pela dissolução do
ácido.Então, mostra-se uma ferramenta de fácil aplicação para análise de risco
comparativo.
PALAVRAS CHAVES: modelagem; ácidos; água
INTRODUÇÃO: Muito se tem dito sobre o procedimento correto de preparação de soluções ácidas,
principalmente ácidos fortemente exotérmicos ao serem diluídos (Atkins, 2002;
Joesten; 1996). Na literatura é amplamente citado sobre os cuidados da
preparação desse tipo de soluções, mas pouco se tem detalhado sobre as questões
energéticas envolvidas no procedimento de diluição onde o risco de ocorrerem
explosões traz à tona a necessidade de modelos que equacionem tal problema e
simulações dos possíveis perigos encontrados no procedimento de dissolução
ácida.
Duas abordagens são fundamentais para o entendimento do que ocorre na dissolução
de ácidos em água. Uma visão global, onde toda água presente na mistura recebe a
energia liberada pelo ácido, e a outra é a visão local, onde parte da água
presente recebe essa energia.
O objetivo desse trabalho é explicar como ocorre o processo térmico de
dissolução de ácidos e água . Com a modelagem da dissolução de ácidos pretende-
se explicar os riscos inerentes a dissolução água e ácido e vice-versa.
MATERIAL E MÉTODOS: Foram utilizados dados de dois ácidos
fortes o ácido clorídrico e o ácido sulfúrico.
Utilizando dados disponíveis na literatura para o ácido clorídrico (HCl), pode-
se determinar o comportamento da temperatura global e local para dissolução do
mesmo. Os dados utilizados, disponíveis na literatura (Atkins, 2002), foram: ,
que é a variação de entalpia molar para o ácido clorídrico; , o titulo
percentual mássico do ácido P.A.; , massa molar do ácido clorídrico; ,
densidade da solução P.A. e da água a 25°C , e é a capacidade calorífera da
água.
O mesmo procedimento foi realizado com o ácido sulfúrico, onde os dados
utilizados foram: , que é a variação de entalpia molar para o ácido sulfúrico;
, o titulo percentual mássico do ácido P.A.; , massa molar do ácido sulfúrico;
, densidade da solução P.A..
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O comportamento da temperatura, considerando a dissolução ácida em água,
apresentou variação temperatura com baixa inclinação tangencial, ou seja,
refletindo a real distribuição de calor para a água de diluição do ácido. Há um
aumento considerável na temperatura, quando a razão de volume ácido e água são
muito altas, isto é, quando o volume de ácido é muito maior que a da água,
levando a condição inversa que é de verter o ácido em água.
Para o procedimento imersão de água em ácido, apresentou variação de temperatura
com alta inclinação tangencial, ou seja, refletindo a real distribuição de calor
para a água local de diluição do ácido. Há um aumento considerável na
temperatura, já para baixa razão de volume ácido e água, isto é, quando o volume
de ácido é menor que a da água.
Comportamento semelhante foi obtido na dissolução de ácido sulfúrico. Como
esperado, devido a agressividade desse ácido, a energia liberada na dissolução é
bem maior do que a dissolução do ácido clorídrico, resultando em rápido aumento
de temperatura local para diluição onde ácido é adicionado a água.
Verifica-se que a diluição clássica recomendada apresenta uma menor variação de
temperatura global, indicando que é mais seguro preparar uma solução de ácido
sulfúrico procedendo com a adição de ácido em água.
CONCLUSÕES: Os modelos térmicos para a dissolução de ácidos em água obtidos apresentaram
comportamento de temperatura com o esperado, possibilitando avaliar a
agressividade da dissolução com a adição de água em ácido.
As equações de previsão local de temperatura de dissolução possibilitam determinar
qual ácido é mais agressivo em termos de variação de temperatura, mostrando-se uma
ferramenta de fácil aplicação para análise de risco comparativo.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: Atkins, Peter, and Jones, Loretta (1997). Chemistry: Molecules, Matter, Change , 3rd edition. New York: W. H. Freeman.
Atkins, Peter, and Jones, Loretta (2002). Chemical Principles: The Quest for Insight , second edition. New York: W. H. Freeman.
Joesten, Melvin D., and Wood, James L. (1996). The World of Chemistry , 2nd edition. Fort Worth, TX: Saunders College.
Chang, Raymond (2002). Chemistry, seventh edition. Boston: McGraw-Hill.
