AULA-07-QUÍMICA-TECNOLÓGICA

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QUÍMICA TECNOLÓGICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Olá! 
No processo de combustão, as ligações químicas entre as moléculas de 
combustível e oxigênio são quebradas, os átomos são colocados lá como produtos 
da combustão, novas ligações são formadas e, como resultado, além dos produtos 
da combustão, existe a liberação de energia térmica. Os fenômenos ou reações de 
oxidação e redução, também chamados de redox ou oxirredução, para abreviar, 
são os mais importantes da química e um dos mais comuns em nossa vida diária. 
Toda reação redox envolve a transferência de elétrons entre átomos reagentes e/ou 
íons. A reação de formação de ferrugem é um exemplo clássico de oxirredução, 
onde o ferro é oxidado a óxido de ferro (III), e as reações de oxidação e redução 
ocorrem simultaneamente, pois para uma substância oxidar, ela deve doar elétrons 
para outra, que será reduzida e receberá os elétrons que foram doados. 
Bons estudos! 
AULA 7 – COMBUSTÃO 
E COMBUSTÍVEIS 
 
 
7 COMBUSTÃO E COMBUSTÍVEIS 
7.1 Combustão 
Nos processos de reações químicas, as ligações das moléculas reagentes são 
quebradas e os átomos e elétrons são reorganizados nos chamados produtos. O 
processo de combustão nada mais é do que uma reação química, onde a rápida 
oxidação dos elementos químicos do combustível leva à liberação de energia durante 
a reação, produzindo produtos como água, gás carbônico e outros gases. 
Simplificando, os dois elementos químicos encontrados nos combustíveis 
comerciais são o carbono e o hidrogênio, que originam o hidrocarboneto, que se ouve 
falar com frequência. Esses elementos químicos são os principais reagentes nas 
reações de combustão que acionam diversos tipos de motores e equipamentos. 
Enxofre e outros produtos químicos também estão presentes nas reações de 
combustão que pode ser observado na vida cotidiana, mas com menor frequência e 
geralmente como "efeito colateral" da reação. (ATKINS, P. W.; JONES, L., 2012). 
Os hidrocarbonetos são produtos derivados de fontes fósseis, o petróleo. Tais 
matérias-primas são desenvolvidas em um processo que dura milhares de anos sob 
certas condições geológicas, com pressão e temperatura adequadas. As 
características rochosas, características ambientais e do local de desenvolvimento do 
petróleo, afetam a qualidade do material extraído durante a produção e atrapalham o 
processo de refino e, portanto, o combustível final (hidrocarboneto). 
Os exemplos mais comuns de hidrocarbonetos usados nos dias atuais são 
gasolina, óleo diesel e gás natural. Em estudos teóricos da energia produzida por 
esses elementos, é comum representar os hidrocarbonetos de acordo com sua fração 
de massa (JESPERSEN; HYSLOP; BRADY, 2017). 
Essa representação pode ser usada para estimar a energia produzida pela 
queima de um determinado combustível. Por exemplo, a gasolina é muitas vezes 
modelada como octano com as seguintes partes em massa: C8 H18. Já o óleo diesel 
é modelado como dodecano C12H26, e o gás natural como metano CH4. 
Conforme explicam Çengel e Boles (2013), embora os combustíveis em si 
sejam misturas de hidrocarbonetos diferentes, geralmente são considerados um só, 
com formulação geral CnHm por conveniência, para facilitar a análise realizada. 
 
 
Dependendo da quantidade de carbono e hidrogênio no combustível, diferentes 
quantidades de energia são liberadas durante a combustão. Nesse contexto, é 
necessário entender o conceito de combustão completa e incompleta. 
Diz-se que a combustão está completa quando todos os reagentes estão 
completamente oxidados, enquanto na combustão incompleta, alguns dos reagentes 
disponíveis não estão completamente oxidados devido à falta de oxigênio, danos por 
falta de manutenção, tempo de combustão insuficiente ou condições de projeto que 
não permitem a mistura eficaz dos reagentes (KOTZ; TREICHEL JÚNIOR, 2005). 
7.2 Combustíveis 
Dependendo das características geológicas da fonte de petróleo e do processo 
de refino de hidrocarbonetos, é possível obter diferentes combustíveis com diferentes 
composições químicas. Como dito anteriormente, os principais combustíveis utilizados 
comercialmente são a gasolina, o óleo diesel e o gás natural. 
As proporções de carbono e hidrogênio em qualquer combustível afetam 
diretamente seu valor calorífico, ou seja, a energia gerada pela sua combustão 
(JESPERSEN; HYSLOP; BRADY, 2017). 
A Tabela 1 mostra uma comparação energética entre alguns combustíveis 
usados rotineiramente, além dos três acima. A coluna conteúdo de energia (kJ/L), 
observa que o diesel pesado é o hidrocarboneto que produz mais energia quando 
queimado, enquanto o gás natural comprimido (GNC) libera menos energia na reação 
de combustão. 
Outra observação importante da Tabela 1 é que a energia produzida durante a 
combustão é afetada não apenas pela proporção de reagentes, mas também pela 
fase em que há um hidrocarboneto e pelas condições de temperatura e pressão 
(ATKINS, P. W.; JONES, L., 2012). 
Por exemplo, GNV e gás natural liquefeito (GNL) consistem principalmente do 
mesmo elemento, mas em condições diferentes, o que altera a relação de energia 
gerada entre eles em cerca de 2,5 vezes. O GNC é frequentemente encontrado em 
veículos e armazenado em cilindros na fase gasosa a uma pressão de 150 e 200 atm. 
O GNL, por outro lado, está em fase líquida com temperatura próxima a -160°C. 
Ambos são compostos principalmente por metano (além de outras concentrações 
 
 
como etano, propano, hélio e vapor d'água), mas por estarem em fases e condições 
de pressão e temperatura diferentes, a energia liberada é significativamente diferente 
durante o processo de combustão (CHANG; GOLDSBY, 2013). 
Tabela 1 - Energia de alguns combustíveis 
 
Combustível 
Conteúdo de energia 
(kJ/L) 
Equivalência de gasolina* 
(L/L-gasolina) 
Gasolina 31.850 1 
Diesel leve 33.170 0,96 
Diesel pesado 35.800 0,89 
GLP (gás liquefeito de 
petróleo, principalmente 
propano) 
 
23.410 
 
1,36 
Etanol (ou álcool etílico) 29.420 1,08 
Metanol (ou álcool etílico) 18.210 1,75 
GNC (gás natural 
comprimido, principalmente 
metano, a 200 atm) 
 
8.080 
 
3,94 
GNL (gás natural liquefeito, 
principalmente metano) 
20.490 1,55 
*Quantidade de combustível cujo conteúdo de energia é igual ao conteúdo de energia de 
1 litro de gasolina. 
Fonte: Adaptado de Çengel e Boles (2013). 
De forma global, observa-se na coluna “Equivalência da gasolina (L/L-
gasolina)” na Tabela 2, que gasolina, diesel leve e etanol liberam aproximadamente a 
mesma quantidade de energia. 
 
 
 
Tabela 2 - Propriedades combustíveis comumente usadas 
Combustível 
(fase) 
 
 Fórmula 
Poder calorífico 
superior,3 kJ/Kg 
Poder calorífico 
inferior,3 kJ/Kg 
Metano (g) CH4 55.530 50.050 
Metanol (l) CH4O 22.660 19.920 
Acetileno (g) C2H2 49.970 48.280 
Etano (g) C2H6 51.900 47.520 
Etanol (l) C2H6O 29.670 26.810 
Propano (l) C3H8 50.330 46.340 
Butano (l) C4H10 49.150 45.370 
1-Penteno (l) C5H10 47.760 44.630 
Isopentano (l) C5H12 48.570 44.910 
Benzeno (l) C6H6 41.800 40.100 
Hexeno (l) C6H12 47.500 44.400 
Hexano (l) C6H14 48.310 44.740 
Tolueno (l) C7H8 42.400 40.500 
Heptano (l) C7H16 48.100 44.600 
Octano (l) C8H18 47.890 44.430 
Decano (l) C10H22 47.640 44.240 
Gasolina (l) CnH1,87n 47.300 44.000 
Diesel leve (l) CnH1,8n 46.100 43.200 
Diesel pesado (l) CnH1,7n 45.500 42.800 
Gás natural (g) CnH3,8nH0,1n 50.000 45.000 
Fonte: Adaptado de Çengel e Boles (2013). 
Embora as proporções de carbono e hidrogênio sejam diferentes em sua 
formação, a característica comum desses três combustíveis é que eles estão na forma 
líquida. Combustíveis líquidos são frequentemente obtidos de óleo cru por destilação 
e craqueamento, conforme explicam Moran et al. (2013). Além dos combustíveis 
líquidos, os combustíveis na forma de hidrocarbonetos gasosos ou sólidostambém 
são bastante comuns. O GNC mencionado acima é um exemplo de hidrocarbonetos 
gasosos obtidos de poços de gás natural ou sinteticamente por meio de processos 
químicos. O carvão é um exemplo de combustível sólido e, como outros, sua 
 
 
composição varia consideravelmente dependendo de onde é extraído. Ao modelar e 
analisar a combustão de diferentes combustíveis, a razão ar-combustível é um 
parâmetro que expressa a quantidade de ar e combustível durante a combustão de 
forma padronizada. A razão ar-combustível, conforme o nome diz, é a razão entre a 
quantidade de ar e a quantidade de combustível presentes em uma reação. Tal razão 
pode considerar tanto a base mássica (AC) quanto a base molar , seus cálculos 
são realizados seguindo as equações (2) e (3), respectivamente: 
Onde m representa a massa e n a quantidade de mols. Desenvolvendo as 
equações (2) e (3), é possível encontrar a relação entres ambas as variáveis como 
sendo: 
 
Onde Mar representa a massa molar do ar (28,97 kg/kmol) e Mcombustível 
representa a massa molar do combustível (que depende do hidrocarboneto utilizado). 
É comum encontrar também em alguns manuais e handbooks a recíproca da razão 
ar-combustível, que é a razão combustível-ar. Esse parâmetro é obtido apenas 
invertendo as equações (2), (3) e (4). No estudo da relação ar-combustível em uma 
reação, outro conceito importante surge: o ar teórico. A quantidade de ar teórico 
representa a quantidade mínima necessária para que a combustão completa 
apresentada na equação (1) aconteça para determinado hidrocarboneto. Nessa 
situação, conforme ressaltam Potter e Somerton (2017), nenhuma quantidade de 
oxigênio livre aparece nos produtos. O exemplo a seguir demonstra como fazer o 
balanço estequiométrico da combustão completa do octano (usualmente considerado 
como gasolina) e como obter a razão ar-combustível. 
 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
ATKINS, P. W.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o 
meio ambiente. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2012. 
 
ÇENGEL, Y. A.; BOLES, M. A. Termodinâmica. 7. ed. Porto Alegre: AMGH, 2013. 
 
CHANG, R.; GOLDSBY, K. Química. 11. ed. Porto Alegre: AMGH, 2013. 
 
JESPERSEN, N. D; HYSLOP, A.; BRADY, J. E. Química: a natureza molecular da 
matéria. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2017. 
 
KOTZ, J. C.; TREICHEL JÚNIOR, P. M. Química geral e reações químicas: volume 
2. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2005. 
 
MORAN, M. J. et al. Princípios de termodinâmica para engenharia. 7. ed. Rio de 
Janeiro: LTC, 2013. 
 
POTTER, M. C.; SOMERTON, C. W. Termodinâmica para engenheiros. 3. ed. Porto 
Alegre: Bookman, 2017.