Processo químico
Tradução, expansões e melhorias sobre: en.wikipedia.org - Chemical process
Em sentido científico, um processo químico é um método ou meio de alterar de alguma forma um ou mais produtos ou compostos químicos.[Nota 1] Tal processo químico pode ocorrer por si só, ou ser causado por uma ação exterior, e envolve pelo menos uma reação química de algum tipo. Um produto é diferente de outro quando tem distinta composição, apresenta-se num estado físico distinto ou tenha alterado suas condições, propriedades ou funcionalidades.
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Neste sentido, pode-se usar a definição que atende até a processos geológicos e mineralógicos, por exemplo, de que um processo químico é um processo que altera a estrutura atômica - como por exemplo quando inclui os decaimentos radioativos, que resultam em transmutação de elementos - ou molecular dos materiais envolvidos, alterando as ligações que unem os átomos e moléculas, resultando numa ou mais novas substâncias.[1]
Em um sentido "de engenharia", tecnológico, um processo químico é um método destinado a ser usado na fabricação em escala industrial (incluindo-se então entre os processos industriais) para alterar a composição de produtos químicos ou de materiais, normalmente utilizando tecnologia semelhante ou afim a utilizada em fábricas de produtos químicos ou na indústria química. Neste sentido, pode usar a definição de que um processo químico é um conjunto de operações ordenadas que produzem a transformação de um conjunto de substâncias em produtos finais diferentes.
Nenhuma destas definições é suficientemente exata para que sempre se possa definir definitivamente o que seja um processo químico ou não, pois são definições práticas, não existindo então uma definição regulamentar, acadêmica, formal, universalmente aceita e geral de processamento químico. Também deve-se observar que existe uma sobreposição significativa nestas duas variações de definição.
Como exemplo de inexatidão da definição de um processo químico cientificamente falando, os processos bioquímicos clássicos, como a milenar fermentação, se processam sem a definição clara na indústria e na literatura que sejam processos químicos, e desde os tempos de Pauster são definidos plenamente como processos biológicos.
Como um exemplo de sobreposição, os processos metalúrgicos, alguns claramente mais físico-químos e como por exemplo os diversos relacionados á produção de aço e outras ligas metálicas, formando compostos molecularmente claramente definidos, não são tratados propriamente como processos químicos na indústria e na literatura.
Deve-se destacar que um processo químico não deve ser confundido com um fenômeno químico. Como exemplo, a oxidação imposta a uma amina na indústria química não deve ser confundida com o fenômeno de sua oxidação pela atmosfera quando de sua armazenagem. O primeiro processo é uma imposição da ação racional e coerente com objetivos humana, o segundo, um fenômeno natural no tempo, anda que os mecanismos químicos envolvidos possam ser similares e em termos reacionais, até idênticos.
Devido à imprecisão da definição, os químicos e outros cientistas usam o termo "processo químico" apenas num sentido geral, ou no sentido de engenharia. No entanto, no sentido de "processo” (da engenharia), o termo "processo químico" é usado extensivamente. O restante deste texto irá cobrir o tipo de processo químico da engenharia.
Na descrição geral de qualquer processo químico existem diferentes operações envolvidas. Estas possuem diversas reações químicas inerentes. Por outro lado, outros passos são meramente físicos, ou seja, sem reações químicas presentes. Podemos dizer que qualquer processo químico que se possa projetar consta de uma série de operações físicas e químicas. Cada uma destas operações é definida como uma operação unitária dentro do processo global.
Não há definição compacta, econômica, para o que seja um processo químico na indústria. Pode-se desenvolver uma definição precisa de processamento químico por consulta ao NAICS (North American Industrial Classification System), o qual contém uma lista bastante detalhada da informação disponível.
Embora este tipo de processo químico possa, por vezes, envolver apenas um passo, frequentemente múltiplos passos, operações unitárias, estão envolvidos. Em uma planta, cada uma das operações unitárias comumente ocorre em vasos individuais ou seções da planta chamadas unidades. Muitas vezes, uma ou mais reações químicas estão envolvidas, mas outras formas de alterar a composição química (ou materiais) podem ser utilizadas, tais como a mistura ou os processos de separação. As etapas do processo podem ser sequenciais no tempo ou sequenciais no espaço, ao longo de um fluxo de corrente ou movimento de materiais. Para uma determinada quantidade de um material de entrada ou alimentação ou de material produto (saída, output), um valor esperado de materiais pode ser determinado em etapas-chave no processo a partir de dados empíricos e cálculos de balanço de materiais. Esses valores podem ser ajustados para cima ou para baixo de acordo com a capacidade desejada ou operação de uma fábrica de produtos químicos construída em particular para tal processo. Mais de uma fábrica de produtos químicos pode usar o mesmo processo químico, cada planta, talvez, de forma diferente com as capacidades escaladas.
Tais processos químicos podem ser ilustrados genericamente com diagramas de fluxos de blocos ou em mais detalhea como diagramas de fluxos de processo. Diagramas de fluxos de blocos mostram as unidades como blocos e as correntes que fluem entre eles como linhas de ligação com pontas de seta para mostrar a direção do fluxo.
Processos químicos num sistema de geração de energia com subprodutos. - www.power-technology.com
Além de fábricas de produtos químicos para a produção de produtos químicos, processos químicos com tecnologia e equipamentos semelhantes também são usados no refino de petróleo e de outras refinarias, processamento de gás natural, polímeros e fabricação de produtos farmacêuticos, processamento de alimentos e de água e tratamento de águas residuais.
Processos químicos como a destilação e a cristalização remontam aos tempos da alquimia em Alexandria. Os primeiros processsos químicos, incluindo o de produção de substâncias de uso extensivo, como o processo Leblanc, antecedido por secular processo de obtenção de álcalis a partir de cinzas vegetais, e o processo das câmaras de chumbo para o ácido sulfúrico, são contemporâneos da Revolução Industrial.
Num termo mais extenso, uma “indústria de processos químicos” é aquela na qual matérias-primas sofrem conversão química durante seu processamento em produtos finais, assim como (ou em vez de) as conversões físicas comuns para a indústria em geral, portanto esta definição de uma indústria específica inclui as indústrias químicas tradicionais, de petróleo e industrias petroquímicas.
Unidade de processamento em processos químicos
Unidade de processamento é o processamento básico da engenharia química. Juntamente com as operações unitárias forma o princípio fundamental das variadas indústrias químicas. Cada gênero de unidade de processamento segue a mesma lei química tanto quanto cada gênero de operações unitárias segue a mesma lei física.
Unidades de processamento da engenharia química consistem dos seguintes processos importantes:[2]
Ação natural, processo natural - um processo existente ou produzido pela natureza, ocorrendo no tempo, e não pela intenção dos seres humanos. A maturação de determinados produtos é um processo sem ação humana, e sim, deixada ocorrer no tempo, sob determinadas condições ambientais e de contato com certos materiais, sendo típica na indústria de condimentos e bebidas..
Acilação - o processo de introduzir um grupo acila em um composto.
Associação - qualquer processo de combinação (especialmente em solução) que depende de ligações químicas relativamente fracas.[Nota 2]
Atividade de aglutinação, ou simplesmente, aglutinação - a coalescência, aglomeração, de pequenas partículas que estão suspensas na solução, normalmente por um agente aglutinante, em formando massas maiores são, em seguida (geralmente), precipitadas.
Alquilação - transferência de um grupo alquila de uma molécula para outra
Alvejamento - a aplicação de substâncias alvejantes, branqueadoras, a um substrato.
Amilólise ou processo amilolítico - conversão de amido a açúcar.
Aminação - o processo pelo qual um grupo amino é introduzido numa molécula orgânica.
Blueing, bluing - um processo que faz com que algo torne-se azul (ou azulado), especificamente, no caso de metais, a também chamada oxidação negra, que é um processo de passivação do metal.
Calcificação - um processo que impregna algo com cálcio (ou de sais de cálcio)
Catálise, ação de contato - a aceleração de uma reação química induzida pela presença de material que é quimicamente inalterado no final da reação, "dos 50 principais produtos químicos de base, 30 são criados directamente por catálise, e outros 6 são feitos a partir de matérias-primas que são cataliticamente produzidas".
Clivagem - a quebra de uma ligação química de uma molécula que resulta em moléculas menores.
Cloração - a adição ou substituição por cloro em compostos orgânicos, a mais frequente das halogenações.
Corrosão, erosão química - erosão por ação química
Craqueamento - o processo pelo qual as moléculas pesadas da nafta ou petróleo são decompostas em hidrocarbonetos de peso molecular mais baixo (especialmente no processo de refinação do petróleo)
Dealquilação ou desalquilação - a remoção de grupos alquila, sendo um dos processos mais comuns a hidrodealquilação.
Deiodação - a remoção de átomos de iodo a partir de compostos orgânicos.
Desaminação, deaminização - a remoção do radical amino de um aminoácido ou outro composto amino.[3][4]
Descalcificação - remoção de cálcio ou íons cálcio de compostos.
Descarboxilação - o processo de remoção de um grupo carboxilo de um composto químico (geralmente substituindo-o com hidrogênio).
Desidrogenação - a remoção do hidrogênio, o processo reverso da hidrogenação.
Desidratação - processo químico na qual moléculas de água são removidas de um material ou substãncia, molecularmente.
Desmineralização - a remoção de minerais e sais minerais a partir de um líquido (principalmente a partir de água).
Dessalinização, dessalinação - a remoção de sais (especialmente a partir de água do mar).
Digestão - o processo de decomposição de matéria orgânica (como no esgoto) por bactérias ou por ação química (ácidos e álcalis) ou pelo calor.
Dissociação - processo temporário ou reversível no qual uma molécula ou ião é decomposta em moléculas menores ou íons.
Esterificação - a formação de ésteres.
Fosfatização - processo em metalurgia para a proteção superficial de metais, que consite na cobertura com compostos fosfato.
Fotossíntese e fotodecomposição - a síntese ou alteração de compostos com a ajuda de energia radiante.
Gaseificação - o processo de se transformar em gás, como caso destacado o "gás de carvão” é produzido pela gaseificação de carvão.
Gaseamento ( gassing )- o processo de interação com o gás.
Halogenação - o acréscimo de átomos de halogênios a outras moléculas.
Hidratação - o acréscimo de moléculas de água a moléculas de uma substãncia (a formação de hidratos) ou materias.
Hidrogenação - um processo químico que adiciona átomos de hidrogênio a um óleo saturado, como o realizado na indústria de produção de alimentos que a usam para propiciar à gordura viscosidade e inibir o ranço.
Hidrólise - reação química de quebra de uma molécula devido a água.
Intumescência, intumescimento - o aumento do volume de certas substâncias, que são aquecidos (muitas vezes acompanhada de libertação de água).
Inversão - um processo químico, em que o sentido de rotação óptica de uma substância é invertida de dextrógiro a levógiro ou vice-versa.
Iodação - a substituição ou adição de átomos de iodo em compostos orgânicos, uma halogenaçao.
Nitração, menos comumente, “nitrificação” - o processo químico, em que um grupo nitro é adicionado a um composto orgânico (ou substituído por um outro grupo em um composto orgânico).
Oxidação - mais especificamente, a reação orgãnica de oxidação, com o acréscimo de átomos de oxigênio à estruturas química orgãnicas.
Peptização - o processo de conversão de um sol levando a uma solução coloidal.[Nota 3]
Peroxidação - a formação de peróxidos.
Policondensação ou “polimerização por crescimento por passos” - processo de polimerização utilizado para monómeros não-vinílicos, em que o polímero vai sendo formado devido à existência de reacções de condensação entre dois monómeros homobifuncionais ou um monómero bifuncional.
Polimerização - um processo químico que combina diversos monómeros para formar um polímero ou de um composto polimérico.
Precipitação - o processo de formação de um precipitado químico.
Proteólise - a hidrólise das proteínas em peptídeos e aminoácidos, por clivagem das suas ligações peptídicas, como na indústria de alimentos e enzimas detergente.[5][6]
Quelação - formação de um composto químico formado por um íon metálico ligado por várias ligações covalentes a uma estrutura heterocíclica de compostos orgânicos como aminoácidos, peptídeos ou polissacarídeos, um quelato.
Redução - especialmente, as reduções orgânicas, relacionadas às reações de oxidação orgânica.
Transesterificação - a substituição de um álcool num éster, como o processo que conduz os lipídios (ésteres graxos de glicerina) a ésteres de metanol ou etanol, ou ainda outros álcoois.
Notas
1. Como produto químico, entende-se, por exemplo, um formulado, um produto composto de diversas substâncias, estas, tratáveis como compostos químicos quando isoladas ou extremamente concentradas, as ditas “substãncias”, que são definidas pela homogeneidade das moléculas que a compõe.
2. Mais detalhadamente:
A “montagem” de entidades moleculares diferentes em qualquer agregado, especialmente de carga oposta em íons livres, em pares de íons ou de aglomerados maiores e não necessariamente bem definidos de íons mantidas juntas por atração eletrostática. O termo significa o contrário de dissociação, mas não é utilizada para a formação de adutos definidos por coligação ou coordenação. - www.chemicool.com
3. Um sol é um suspensão coloidal de partículas de sólidos muito pequenas num meio líquido contínuo. Os sóis são bastante estáveis e apresentam o efeito de Tyndall. Exemplos incluem sangue, tintas pigmentadas e fluidos celulares. Sóis artificiais podem ser preparados por dispersão ou condensação. Técnicas de dispersão incluem moagem de sólidos para dimensões coloidais e pelo método do arco de Bredig. A estabilidade dos sóis pode ser mantida por utilização de agentes dispersantes. Os sóis são vulgarmente usados na preparação de sol-gel. - en.wikipedia.org
Referências
3. Y. S. Bhat , B. D. Kulkarni , L. K. Doraiswamy; Kinetics of deamination of diethylenetriamine over an alumina catalyst; Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 1985, 24 (3), pp 525–530 - pubs.acs.org
4. Alissa M. Goble, et al; Deamination of 6-Aminodeoxyfutalosine in Menaquinone Biosynthesis by Distantly Related Enzymes; Biochemistry, 2013, 52 (37), pp 6525–6536; DOI: 10.1021/bi400750a - pubs.acs.org
5. Enzyme Technology - Applications of proteases in the food industry - www1.lsbu.ac.uk
6. R Gupta, Q K Beg, P Lorenz; Bacterial alkaline proteases: molecular approaches and industrial applications. Applied Microbiology and Biotechnology (Impact Factor: 3.69). 07/2002; 59(1):15-32. - www.researchgate.net
Apêndice
Reação química
Uma reação química é um processo que resulta na interconversão de substâncias químicas na qual uma ou mais substãncias são alteradas em outras. A substância ou substâncias inicialmente envolvidas numa reação química são chamadas reagentes. Reações químicas são caracterizadas por uma alteração química, e que apresentam o rendimento em um ou mais produtos, que são, em geral, diferentes dos reagentes.
Classicamente, as reações químicas que envolvem alterações abrangem rigorosamente o movimento dos elétrons na formação e quebra de ligações químicas, embora o conceito geral de uma reação química, em especial, o conceito de uma equação química, seja aplicável para transformações de partículas elementares, assim como as reações nucleares, os decaimentos, as fusões e fissões nucleares.
Muitas reações químicas diferentes são utilizados em diferentes passos na síntese química de modo a obter um produto desejado. Em bioquímica, uma série de reações químicas formam vias metabólicas, dado que a síntese direta de um produto seria energeticamente impossível em condições dentro de uma célula. As reações químicas também são divididas em reações orgânicas e reações inorgânicas.
Mecanismo de reação (química)
Mecanismo de reação é o conjunto de fenõmenos atômicos que ocorrem durante uma reação química.
Ligações externas
CHEMICAL PROCESSING - www.chemicalprocessing.com