Estudo cinético da reação de saponificação do acetato de etila em reator batelada

dc.contributor.advisorPinheiro, Clairon Lima
dc.contributor.advisor-latteshttp://lattes.cnpq.br/8241153587238531
dc.contributor.authorVasconcelos, Cayo Henrique Toledo
dc.contributor.author-latteshttp://lattes.cnpq.br/5990369465301893
dc.contributor.referee1Castro, Douglas Alberto Rocha de
dc.contributor.referee2Costa, Elineia Castro
dc.date.accessioned2025-07-31T02:54:47Z
dc.date.issued2025-07-23
dc.description.abstractThe use of practical methodologies as a teaching tool allows students to have contact with physical-chemical phenomena, enabling theoretical limits to be confronted and promoting the development of analytical skills to solve problems. The traditional teaching of chemical reaction engineering is based on the exposition of concepts, theories, and equations without sufficient contact with practical methodologies capable of promoting critical thinking among students. Given this, the present study aimed to experimentally determine the kinetic parameters of the saponification reaction of ethyl acetate in the presence of sodium hydroxide, using the batch reactor of a chemical reactor unit made available by the chemical engineering laboratory of the Universidade do Estado do Amazonas. Additionally, the objective was to develop a practical lesson plan so that other chemical engineering students can benefit from it during chemical kinetics and homogeneous chemical reactors classes. The kinetic parameters determined were partial and global orders, activation energy, and frequency factor. The physical-chemical property used to monitor the reaction was conductivity. Both the differential and integral methods were used to acquire kinetic data. Three experiments were carried out with the concentration of ethyl acetate at 0.3 mol/L, three times higher than that of sodium hydroxide: 0.1 mol/L. Then, three other experiments were performed under the inverse conditions: ethyl acetate at 0.1 mol/L and sodium hydroxide at 0.3 mol/L. It was experimentally proven that the saponification reaction of ethyl acetate in the presence of sodium hydroxide is of global order 2, with a partial order of 1 for each of the reactants, as suggested by the literature. To obtain the temperature-dependent kinetic parameters, the reaction was carried out with stoichiometrically fed reactants, both at 0.1 mol/L, at four temperature ranges: 26.7 °C, 32.4 °C, 35 °C, and 41.6 °C. Three experiments were conducted for each range. The obtained value for the activation energy was 31.0562 kJ.mol-1 , reasonably close to the values reported in the literature. However, the obtained value for the frequency factor was 6.0415 x 104 L.mol-1 .s-1 , differing from the values reported in the literature. Nevertheless, the chemical reactor unit and the batch reactor used proved to be useful for evaluating the kinetics of homogeneous chemical reactions and, consequently, for the practical teaching of chemical reaction engineering.
dc.description.resumoA utilização de metodologias práticas como ferramenta de ensino viabiliza o contato do aluno com fenômenos físico-químicos, permitindo com que limites teóricos sejam confrontados, promovendo assim o desenvolvimento da capacidade analítica para solucionar problemas. O ensino tradicional de engenharia das reações químicas está pautado na exposição à conceitos, teorias e equações, sem que haja um contato suficiente com metodologias práticas capazes de promover o pensamento crítico do corpo discente. Diante do exposto, o presente trabalho teve como objetivo a determinação experimental dos parâmetros cinéticos da reação de saponificação do acetato de etila na presença de hidróxido de sódio, utilizando para isso o reator batelada de uma unidade de reatores químicos disponibilizada pelo laboratório de engenharia química da Universidade do Estado do Amazonas. Além disso, objetivou-se também a elaboração de um roteiro de aulas práticas a fim de que demais discentes do curso de engenharia química possam usufruir durante as aulas de cinética química e reatores químicos homogêneos. Os parâmetros cinéticos determinados foram: ordens parciais e global, energia de ativação e fator de frequência. A propriedade físico-química utilizada para o monitoramento da reação foi a condutividade. Para a determinação dos parâmetros supracitados fez-se uso tanto do método diferencial quanto do método integral para a aquisição de dados cinéticos. Foram realizados 3 ensaios com a concentração de acetato de etila a 0,3 mol/L, estando esta três vezes superior à de hidróxido de sódio: 0,1 mol/L. Em seguida, foram realizados outros três ensaios nas condições inversas: acetato de etila a 0,1 mol/L e hidróxido de sódio a 0,3 mol/L. Comprovou-se experimentalmente que a reação de saponificação do acetato de etila na presença de hidróxido de sódio é de ordem global 2, com ordem parcial igual a 1 para cada um dos reagentes, conforme sugere a literatura. Para a obtenção dos parâmetros cinéticos dependentes da temperatura a reação foi conduzida com os reagentes alimentados em proporções estequiométricas, ambos a 0,1 mol/L em 4 faixas de temperatura: 26,7 °C, 32,4 °C, 35 °C, e 41,6 °C. Para cada faixa foram conduzidos três ensaios. O valor obtido para a energia de ativação foi de 31,0562 kJ.mol-1 , estando este razoavelmente próximo dos valores reportados pela literatura. Já para o fator de frequência, o valor obtido foi de 6,0415 x 104 L. mol-1 .s-1 , distanciando-se dos valores reportados na literatura. Todavia, a unidade de reatores químicos e o reator batelada utilizados mostraram-se úteis para a avaliação da cinética de reações químicas homogêneas e, consequentemente, para o ensino prático da engenharia das reações químicas.
dc.identifier.citationASCONCELOS, Cayo Henrique Toledo. Estudo cinético da reação de saponificação do acetato de etila em reator batelada. 2023. TCC (Graduação em Engenharia Química ) - Universidade do Estado do Amazonas, Manaus, 2023.
dc.identifier.urihttps://ri.uea.edu.br/handle/riuea/7757
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade do Estado do Amazonas
dc.publisher.initialsUEA
dc.relation.referencesAGUIAR, L. Cinética Química Aplicada. Lorena: [s.n.], 2018. AHMAD, A.; AHMAD, M. I.; YOUNAS, M.; KHAN, H.; SHAH, M. U. H. A Comparative Study of Alkaline Hydrolysis of Ethyl Acetate Using Design of Experiments. Iran Journal of Chemistry and Chemical Engineering, Peshawar, 32, 2013. FOGLER, H. S. Elementos de Engenharia das Reações Químicas. 4. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009. LEVENSPIEL, O. Engenharia das Reações Químicas. Tradução de Verônica M. A. Calado. 3. ed. [S.l.]: Edgard Blücher, 2000. MUKHTAR, A.; SHAFIQ, U.; KHAN, A. F.; QADIR, H. A.; QIZILBASH, M. Estimation of Parameters of Arrhenius Equation for Ethyl Acetate Saponification Reaction. Research Journal of Chemical Sciences, Faisalabad, 16 nov. 2015 SILVEIRA, B. I. D. Cinética Química das Reações Homogêneas. [S.l.]: Edgard Blucher Ltda, 1996
dc.subjectPráticas de engenharia das reações químicas
dc.subjectReator descontínuo
dc.subjectParâmetros cinéticos
dc.titleEstudo cinético da reação de saponificação do acetato de etila em reator batelada
dc.title.alternativeKinetic study of the saponification reaction of ethyl acetate in a batch reactor
dc.typeTrabalho de Conclusão de Curso

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