ABSTRACT
The signal produced by a pseudo-adiaba-tic calorimeter is simulated by numerical solution of the differential equations that model the chemical kinetics [1], the ther-mal properties of the calorimetric cell [2], and the response of the thermistor used as a thermometric sensor [3]. (to see formula math access full text) These equations show that the calorimetric signal is related with concentration in a complex way. Therefore, a compa-rison between the signáis of the three basic kinetics reactions (zero, first and second order) was made, as a first step to obtain a standard procedure to follow chemical kinetics using a calorimeter. In order to help understanding this relation-ship, the initial rate method was applied to the simulated data to assess the rela-tionship between the order and the kine-tic constants calculated with those used for the simulations. As it was expected, the initial rate method for the calorime-tric data, do not give a slope directly re-lated with the order of the reaction, as it would be produced, for example, in data from a spectrophotometer. However, a linear relationship was found between what we call the "calorimetric order" and the kinetic order. Finally, the deve-loped procedure was applied to the stu-dy of the H2O2 decomposition catalyzed with Fe3+ in homogeneous phase and with activated carbon in heterogeneous phase, fnding the order and the kinetics constants of the global processes, which were in close agreement with those in the literature.
La señal producida por un calorímetro pseudo-adiabático se simuló mediante la solución numérica de las ecuaciones diferenciales que modelan la cinética química [1], las propiedades térmicas de la celda calorimétrica [2] y la respuesta del termistor que se usó como sensor termométrico [3]. (vea texto completo) Los resultados obtenidos de las simulaciones se usaron para hacer una comparación entre las señales de las tres cinéticas básicas (orden cero, uno y dos). Esto sirvió para establecer un protocolo de estudio de la cinética de una reacción a partir de medidas calorimétricas, lo cual resulta fundamental, ya que, como se ve en las ecuaciones anteriores, la relación entre el orden de reacción y la señal calorimétrica no es sencilla. Para esclarecer este punto, se realizó el estudio de las señales calorimétricas simuladas, empleando el método de las velocidades iniciales, y se compararon los resultados así obtenidos (orden de reacción y constante cinética) con los valores usados para las simulaciones. Como era de esperarse, los "órdenes de reacción calorimétricos" no coincidieron con los órdenes cinéticos usados en las simulaciones, como sí sucede, por ejemplo, en el caso de datos espectrofotométricos. Sin embargo, se pudo establecer una relación lineal entre el "orden calorimétrico" y el orden cinético que permite obtener el orden de reacción de un proceso que se estudia con un calorímetro. Finalmente, el procedimiento desarrollado se aplicó a los resultados calorimétricos experimentales de la descomposición del H2O2 catalizada en fase homogénea con Fe3+ y en fase heterogénea con carbón activado, encontrando los órdenes de reacción y las constantes cinéticas respectivas de cada proceso global, los cuales presentaron buena coincidencia con los valores reportados en la literatura.
O sinal produzido por um calorímetro pseudoadiabático foi simulado mediante a solução numérica das equações dife-renciais que modelam a cinética química [1], as propriedades térmicas da célula calorimétrica [2] e da resposta do termis-tor que foi usado como sensor termométrico [3]. (Acesse texto completo para fórmula) Os resultados obtidos das simulações foram usados para realizar urna compa-ração entre os sinais das três cinéticas básicas (ordem zero, um e dois). Isso serviu para estabelecer um protocolo de estudo da cinética de uma reação a partir de medidas calorimétricas, o qual resulta fundamental, já que como se vê nas equações anteriores, a relação entre a ordem de reação e o sinal calorimétrico não é simples. Para esclarecer este ponto, foi realizado o estudo dos sinais calorimétricos simulados usando o método das velocidades iniciais e compa-raram-se os resultados assim obtidos (ordem de reação e constante cinética) com os valores usados para as simulações. Como era de esperar, as ordens de reação "calorimétricas" não coincidiram com as ordens cinéticas usadas nas simulações, como sucede no caso de dados espectrofotométricos. No entanto, foi possível estabelecer uma relac" o linear entre a ordem "calorimétrica e a ordem cinética que permite obter a ordem de reação de um processo que se estuda com um calorímetro. Finalmente, o procedimento desenvolvido foi aplicado aos resultados calorimétricos experimentais da decomposição de H2O2 catalisada em fase homogênea com Fe3+ e em fase heterogênea com carvão ativado, encontrando as ordens de reação e as constantes cinéticas respectivas de cada processo global, os quais apresentaram boa coincidência com os valores reportados na literatura.
ABSTRACT
El análisis químico día a día se acerca más a la automatización, buscando satisfacer las necesidades actuales de resultados rápidos y confiables. Los sistemas de análisis en flujo (FIA - Flow Injection Analysis) son una de las formas de aproximarse a la automatización. En este artículo se presentan los pasos necesarios para implementar una metodología FIA, para la determinación de Pb(II) en agua, partiendo de la revisión de los procedimientos clásicos y describiendo detalladamente los pasos necesarios para implementar la técnica de análisis en flujo. El trabajo produjo un método de análisis de Pb en agua que usa ditizona disuelta en isopropanol (agente cromogénico), en presencia de bromuro de cetiltrimetil amonio (CTAB), para solubilizar en agua el complejo, cuyas características más sobresalientes fueron: volumen de inyección de muestra de 81,7 µL, velocidad de flujo de 8,0 mL/min, tiempo de toma de espectros 1,4 s e intervalo lineal de 1,0 a 40 mg L-1.
Chemical analysis has evolved towards automation to satisfy the current requirements: fast analysis and certainty in the results. Flow injection analysis (FIA) is a way to reach automation. This work presents the necessary steps to obtain an optimized FIA methodology for the determination of Pb(II) in water by classic methods. The result was a FIA method to determinate Pb with dithizone (chromogenic agent) dissolved in iso-propyl alcohol, using cethyltrimethylammonium bromide (CTAB) to solubilize the complex. The main characteristics of the method were: injection sample volume 81.7 µL, flow 8.0 mL/min, spectra acquisition time 1.4 s and linear range 1 to 40 mg L-1.
Cada dia, a análise química é mais cerca da automatização com o fim de satisfazer as necessidades atuais de resultados rápidos e confiáveis. Os sistemas de análise em fluxo (FIA - Flow Inyection Analysis) são uma das formas de aproximação à automatização. Este artigo apresenta os passos necessários para implementar uma metodologia FIA para a determinação de Pb(II) em água, partindo da revisão dos procedimentos clássicos e descrevendo detalhadamente os passos necessários para implementar a técnica de análise em fluxo. Os resultado são um método de análise de Pb em água que usa ditizona dissolvida em isopropanol (agente cromogénico) na presença de bromuro de cetiltrimetil amônio (CTAB), usado para solubilizar o complexo em água. As características principais do método foram: volume de injeção de amostra de 81,7 µL, velocidade de fluxo de 8,0 mL min-1, tempo de aquisição de espectros de 1,4 s e intervalo linear de 0.9 a 40 mg L-1.