A IMPORTÂNCIA DA FÍSICO-QUÍMICA PARA A INDÚSTRIA

A físico-química é o campo da ciência que aplica as leis da física para elucidar as propriedades das

substâncias químicas e esclarecer as características dos fenômenos químicos. O termo físico-química é

normalmente aplicado ao estudo das propriedades físicas das substâncias, como a pressão de vapor,

tensão superficial, viscosidade, índice de refração, densidade e cristalografia, bem como ao estudo dos

então chamados aspectos clássicos do comportamento dos sistemas químicos, como propriedades

térmicas, equilíbrio, velocidades de reação, mecanismos de reação e fenômenos de ionização. Em seus

mais teóricos, a físico-química se ocupa em explicar propriedades espectrais das substâncias em

termos da teoria quântica fundamental, a interação da energia dos elétrons em átomos e moléculas com

as propriedades observáveis apresentadas por estes sistemas, e os efeitos mecânicos, elétricos e

térmicos dos elétrons e prótons individualmente nos sólidos e líquidos. A fase inicial do desenvolvimento

da físico-química como um campo especializado de estudo foi devotado à investigação do problema das

afinidades eletrônicas, ou as grandes variações dos rendimentos e vigores com que várias substâncias

reagiam umas com as outras. Exemplos comuns é a fácil corrosão do ferro comparada com a do ouro, e

o fato de o oxigênio sustentar a combustão, mas o nitrogênio não. O objetivo principal deste estudo é

mostrar de que maneira a química é usada na indústria e também dar uma impressão da faixa de

habitantes que podem ser empregadas e indicar a maneira pela qual a compreensão e a aplicação da

físico-química ajudam a operação eficiente. Em uma revisão breve é impossível dar uma informação

compreensiva sobre o uso de princípios físico-químicos na prática industrial; poucas áreas foram,

portanto, selecionadas para consideração. De maneira direta, argumenta-se que a química dos

processos, dentro de toda faixa de pesquisa, de desenvolvimento e de produção, consiste

simplesmente na aplicação dos princípios da físico-química. Mas dentro dessa definição, seria

necessário admitir que a intenção e o destaque da físico-química envolvida variam enormemente de um

ramo a outro da indústria. Em um extremo da faixa está a operação bem experimentada, que se tornou

eficiente por causa de um longo processo de tentativa de erro, estabelecendo um modo satisfatório de

operação. No outro extremo da faixa está a nova e moderna produção química; a fábrica deve operar

eficientemente desde o inicio, porque a escala de operação e investimento financeiro envolvido são tão

grandes que não há oportunidade nem para enganos nem para adquirir experiência durante o prolongado período de “colocação em operação”.

Através do cálculo das variações de energia livre de reações propostas, é possível evitar a dissipação

de esforços experimentais em áreas onde o sucesso é pouco provável por limitações de equilíbrio.

Todavia, uma constante de equilíbrio “favorável” de maneira nenhuma garante o aproveitamento

lucrativo de uma reação; atenção também deve ser dada à cinética de reação. Qualquer que seja o

propósito de uma reação e, especialmente, em química de processos onde um sucesso comercial é a

meta final, é essencial que a reação se desenvolva com uma velocidade razoável. Uma velocidade

substancial de formação do produto será essencial se o reator não for desordenadamente grande, e

uma elevada velocidade, em comparação com aquelas reações competitivas, consecutivas e paralelas,

assegura uma mistura de produtos de complexidade controlável.

Em outros aspectos de estudos de mecanismo, várias e recentes técnicas são usadas: a marcação

radioativa é largamente empregada, e em reações envolvendo radicais livres, espectroscopia de

ressonância do spin do elétron, tem-se demonstrado uma ferramenta muito valiosa, ela própria ajudada

pelas instalações de computação moderna para calcular a distribuição de densidade do elétron-spin

pelos cálculos dos orbitais moleculares.

O ponto de partida para um novo processo poderia ser uma equação estequiométrica englobando os

regentes disponíveis e produtos desejados. Tal equação seria proposta pelo químico, talvez como

resultado de um estudo no papel das alternativas, possíveis para a obtenção de um produto desejado,

seguindo uma observação acidental, feita durante o trabalho, num campo relacionado. Muitas de tais

equações podem ser rejeitadas pelo químico nessa fase exploratória: conhecimento anterior de

sistemas similares, ausência de um mecanismo de reação aceitável, reações alternativas obvias e

assim por diante. O que resta de útil deve ser submetido a algum outro tipo de exame minucioso, o que

pode ser, certamente experimental, mas como, tem sido corretamente afirmado. “Experimentação é

trabalho caro e que consome tempo, deve ser utilizada somente quando estivermos seguros de que o

resultado é necessário e