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Júpiter - Sistema de Gestão Acadêmica da Pró-Reitoria de Graduação


Escola Politécnica
 
Engenharia de Minas e de Petróleo
 
Disciplina: PMI3217 - Tópicos Especiais de Química Aplicados à Engenharia de Minas
Selected Topics of Chemistry Applied to Mining

Créditos Aula: 2
Créditos Trabalho: 1
Carga Horária Total: 60 h
Tipo: Semestral
Ativação: 01/01/2017 Desativação:

Objetivos
Preparar os alunos para raciocinar e resolver problemas de engenharia de minas, que envolvem fenômenos interfaciais.
 
To prepare the students to think and solve engineering problems that demand knowledge on surface phenomena.
 
 
Docente(s) Responsável(eis)
2086104 - Laurindo de Salles Leal Filho
62813 - Patricia Helena Lara dos Santos Matai
 
Programa Resumido
Fases e interfases; sólidos cristalinos e a sua interação em meio aquoso (e outros líquidos); fenômenos elétricos na interface sólido/líquido; química orgânica aplicada aos surfactantes; interfaces líquido/gás, líquido/líquido e sólido/líquido; películas superficiais insolúveis.
 
Phases and interphases; Crystalline solids and their interactions with aqueous medium (and other liquids); Electrical phenomena at solid/liquid interface; Organic chemistry applied to surfactants; Líquid/gas , liquid/liquid and solid/liquid interfaces; Insoluble superficial thin films.
 
 
Programa
Fases e interfaces: conceitos, definições e sua aplicação para a solução de problemas específicos de engenharia. Sólidos cristalinos e suas interações com o meio aquoso (e outros líquidos): aplicação dos conceitos de equilíbrio e potencial químicos no tratamento de minerais e hidrometalurgia; reações de solubilização, ionização, complexação e oxi-redução em suspensões aquosas e suas implicações no processamento de materiais. Hidrofobicidade natural e induzida. Fenômenos Elétricos na interface sólido/líquido: mecanismos de geração de cargas, dupla camada elétrica, potencial eletrocinético, íons determinadores de potencial, adsorção específica e não-específica de íons na interface sólido/líquido; Ponto Isoelétrico e Ponto de Carga Zero; teoria DLVO. Aplicações práticas: no tratamento de água e efluentes (coagulação, floculação e aglomeração), flotação de minerais, dispersão de materiais cerâmicos, aplicações na hidrometalurgia. Química Orgânica Aplicada aos Agentes Tensoativos: funcionalidade, importância dos grupos polares e sua caracterização, tamanho de cadeias hidrocarbônicas. Influências desses parâmetros na adsorção de tensoativos. Importância da modelagem molecular. Interfases Líquido/Gás e Líquido/Líquido e Sólido/Líquido: tensão superficial e interfacial; energia livre interfacial; capilaridade; trabalho de adesão e coesão; termodinâmica de interfaces (equação de Gibbs)/excesso interfacial relativo (adsorção negativa e positiva, isotermas de adsorção); ângulo de contato. Adsorção de surfatantes na interface líquido/gás. Aplicações práticas: emulsões, espumas, tensoatividade e detergência; separações por flotação de sólidos e íons; fracionamento por espumas; floculação seletiva, troca-iônica, molhabilidade de extratos rochosos. Películas Superficiais Insolúveis: espalhamento de um líquido sobre outro, películas superficiais insolúveis, pressão interfacial, estado físico de monocamadas. Aplicações práticas na engenharia. Interfase Sólido/Gás e Sólido/Sólido: Adsorção na interfase sólido/gás (isotermas de adsorção, energias envolvidas, reversibilidade e histerese), interação entre duas superfícies sólidas. Aplicações práticas: atrito e lubrificação, corte e perfuração de rochas, micronização de materiais, determinação da área de sólidos por adsorção de gases, porosidade.
 
Phases and interphases: Basic concepts, definitions and their application to solve engineering problems; Crystalline solids and their interactions with aqueous medium (and other liquids): Application of the concepts of chemical equilibrium and chemical potential to mineral processing and hydrometallurgy; reactions of solubilization, ionization, complexation e oxi-reduction that occur with aqueous suspensions. Hidrophobicity (natural and induced). Electrical phenomena at solid/liquid interface: mecanisms of charge generation, the theory of Electrical Double Layer, Zeta potential, potential determining ions, adsorption (specific and non-specific); Isoelectric Point and Point of Zero Charge of solids; theory DLVO. Coagulation, flocculation and agglomeration). . Practical applications. Organic chemistry applied to surfactants: functional groups, the relevance of functional groups and their characterization, chain length and conformation. Influence of functionality and hydrocarbon chain on the adsorption of surfacatants onto air/liquid and solid/liquid interfaces. Líquid/gas e liquid/liquid and solid/liquid interfaces: surface tension e interfacial free energy; capilarity work of adhesion and cohesion; thermodinamics of interfaces, Gibbs equation and relative surface excess, adsorption isotherms; contact angle. Adsorption of surfactants onto liquido/gás interface. Practical applications to: emulsions, frothing phenomena, detergency; separation of solids bv flotation; íon flotation; froth fractionation; selective flocculation, íon exchange, wetability of rock strata. Insoluble superficial thin films: Spreading of a liquid over another liquid, thin films, interfacial pressure, physical state of monolayers. Applications to solve engineering problems. Solid/gas and solid/solid interfaces: Adsorption at solid/gas interface (adsorption isotherms), energies involved, reversibility, histeresis. Interaction between two solid surfaces. Influence on wearing, lubrication, rock cutting of dimension stones, rock drilling, micronization of powders and pigments. Determination of surface area of powders, porosity.
 
 
Avaliação
     
Método
Aulas expositivas, exercícios e aulas práticas de laboratório.
Critério
A = (2P + T)/3 >= 5.0 P = média das notas das provas T = média das notas dos trabalhos práticos
Norma de Recuperação
1 prova escrita. Rec = (M + P rec)/2 >= 5.0 Rec = nota da prova de recuperação M = Média do semestre
 
Bibliografia
     
LEAL FILHO, L. S. Fenômenos Interfaciais e Suas Aplicações na Engenharia (Apostila); RABOCKAI, T. Físico-Química de Interfaces, Organização dos Estados Americanos, Washington, 1979. HUNTER, J. H. Foundations of Colloid Sciences, Oxford Science Publications, Oxford, 1987. ADAMSON, A. W. Physical Chemistry of Surfaces, Interscience Publishers, New York, 1964. GREGG, S. J. & SING K. S. Adsorption, Surface Area and Porosity, Academic Press, New York, 1967. LEJA, J. Surface Chemistry of Froth Flotation. Plenum Press, New York, 1982.
 

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