A partir da composição de óxidos dos cimentos abaixo, calcule o percentual dos principais compostos e o calor de hidratação de cada tipo de cimento.
Óxidos | Cimento A | Cimento B | Cimento C |
---|---|---|---|
|
8 | 20 | 18 |
CaO | 37 | 63 | 66 |
|
9 | 3 | 5 |
:— | :—: | :—: | :—: |
|
38 | 6 | 3 |
|
2 | 2 | 1 |
Cal livre | 1 | 1,5 | 1 |
MgO | 2 | 1,5 | 4 |
Outros | 3 | 3 | 2 |
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que o exercício está pedindo. Temos a composição de vários óxidos presentes em três tipos de cimento (A, B e C). Nosso objetivo é calcular:
- O percentual dos principais compostos em cada cimento.
- O calor de hidratação de cada tipo de cimento.
Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre a composição química dos cimentos e como calcular percentuais a partir das composições em óxidos. Além disso, vamos utilizar valores de entalpia de reação padrão para estimar o calor de hidratação.
Passo 2
Vamos começar calculando o percentual dos principais compostos para cada tipo de cimento.
Primeiro, somamos as porcentagens de todos os óxidos para cada cimento para verificar se a soma é 100%. Vamos fazer isso para o Cimento A, B e C.
Passo 3
Cimento A:
Cimento B:
Cimento C:
Como a soma dos percentuais é igual a 100% em todos os casos, podemos confirmar que os valores fornecidos já representam os percentuais dos principais compostos em cada cimento.
Passo 4
Agora, vamos calcular o calor de hidratação de cada tipo de cimento. O calor de hidratação é a quantidade de calor liberada quando o cimento reage com a água durante a sua hidratação. Para calcular isso, precisamos considerar as reações de hidratação dos principais componentes do cimento.
Os principais componentes que contribuem para o calor de hidratação são:
-
(silicato tricálcico) -
(silicato bicálcico) -
(aluminato tricálcico) -
(ferro aluminate tetracálcico)
Entretanto, com base nos óxidos fornecidos (
,
,
,
,
, etc.), podemos estimar a contribuição para o calor de hidratação.
Vamos considerar os principais óxidos que contribuem para o calor de hidratação:
-
: fonte de e -
: contribuição de -
: contribuição de
Precisaremos atribuir valores de entalpia de reação para cada forma hidratante desses compostos.
Passo 5
Vamos utilizar valores típicos de calor de hidratação (em
) para cada componente:
-
: -
: -
: -
:
Esses valores são aproximados e podem variar dependendo das condições específicas, mas nos servem para fazer uma estimativa.
Passo 6
Primeiro, precisamos converter as porcentagens de óxidos para mols para calcular a quantidade de cada composto que reage com a água. Vamos seguir os seguintes passos:
- Calcular a massa molar de cada óxido.
- Converter a porcentagem de cada óxido em mols.
- Utilizar a estequiometria das reações de hidratação para calcular o calor liberado.
Vamos começar com o Cimento A.
Passo 7
Cimento A:
Óxidos e suas percentagens:
-
: 8% -
: 37% -
: 9% -
: 38% -
: 2% - Ca livre: 1%
-
: 2% - Outros: 3%
Vamos considerar apenas os óxidos que contribuem para o calor de hidratação:
,
, e
.
- Calcular a massa molar de cada óxido:
-
: -
: -
:
- Converter as porcentagens em mols (considerando 100 g de cimento):
- Mols de
: - Mols de
: - Mols de
:
- Calcular o calor de hidratação:
-
(principalmente e ): Vamos assumir que 70% da está em e 30% em .
-
:
-
:
- Somar os calores de hidratação:
Passo 8
Repetindo o mesmo processo para os Cimentos B e C.
Cimento B:
Óxidos e suas porcentagens:
-
: 20% -
: 63% -
: 3% -
: 6% -
: 2% - Ca livre: 1.5%
-
: 1.5% - Outros: 3%
- Converter as porcentagens em mols:
- Mols de
: - Mols de
: - Mols de
:
- Calcular o calor de hidratação:
-
: -
: -
: -
:
- Somar os calores de hidratação:
Cimento C:
Óxidos e suas porcentagens:
-
: 18% -
: 66% -
: 5% -
: 3% -
: 1% - Ca livre: 1%
-
: 4% - Outros: 2%
- Converter as porcentagens em mols:
- Mols de
: - Mols de
: - Mols de
:
- Calcular o calor de hidratação:
-
: -
: -
: -
:
- Somar os calores de hidratação:
Passo 9
Resumo dos resultados:
- Cimento A: Calor de hidratação ≈ -544.72 kJ
- Cimento B: Calor de hidratação ≈ -539.91 kJ
- Cimento C: Calor de hidratação ≈ -549.97 kJ
Resposta
Os percentuais dos principais compostos já estão fornecidos no enunciado. O calor de hidratação para cada cimento é aproximadamente:
- Cimento A: -544,72 kJ
- Cimento B: -539,91 kJ
- Cimento C: -549,97 kJ
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