abduction pertmettant la posture assise neutre
B.4 Evaluation physique – la simulation manuelle
Há alguns anos atrás, foram iniciadas transformações químicas que envolviam reações mecânicas (moagem) usando um almofariz e pilão. Contudo, havia limitações devido à força e velocidade de moagem variável e relativamente baixa (Cravotto e Gaudino, 2015). Para superar essas limitações, implementou-se novos tipos de equipamentos de moagem, como o moinho planetário, que fornecem maior quantidade de energia e são mais confiáveis do que outros métodos de moagem. A mistura no moinho de bolas é geralmente referida como “moagem” e, uma vez que este processo é efetuado mecanicamente por esferas, esta é chamada de moagem de bolas. A mecanoquímica utilizando moagem de bolas tem recebido crescente atenção em síntese orgânica nas últimas décadas (Stolle et al., 2011). A energia mecânica permite o refinamento das partículas, o que leva a um aumento da área de superfície e da energia superficial. O aumento desta energia pode resultar numa ativação mecanoquímica se ocorreram alterações na estrutura, composição química ou reatividade durante o processo de moagem.
A mecanoquímica é ambientalmente benigna e tem sido utilizada em reações orgânicas, reações organometálicas, produtos farmacêuticos e os principais campos de aplicação para moinhos de bolas na indústria são, com certeza, processos de refinamento de partículas, desaglomeração e craqueamento de bactérias.
Em particular, a mecanoquímica pode envolver reagentes em qualquer estado físico (sólido, líquido ou mesmo gás), no entanto, tipicamente, refere-se a processos de estado totalmente sólido. A moagem mecânica com moinho de bolas pode ser realizada pura, sem adição de solvente, ou assistida com solvente, o que é chamado de moagem assistida por líquido (LAG). Neste último caso, quantidades muito pequenas de líquido podem acelerar e até mesmo permitir reações mecanoquímicas entre sólidos (Belenguer et al., 2014) que de outra forma não ocorreriam. Em geral, o papel da ação mecânica é formar uma mistura entre as partículas, diminuindo o tamanho e criando uma nova superfície de contato. As condições experimentais, em particular a ausência ou a presença de algumas gotas de solvente para a moagem em moinho de bolas determinam o polimorfismo do produto final.
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1.9.1. Moinho de bolas
Além dos parâmetros químicos como tipo de catalisador, aditivo ou substrato, a investigação de parâmetros técnicos e de processo determinam significativamente a possibilidade de aumento de escala e eficiência energética. As condições operatórias a ter em atenção durante o processo de moagem apresentam-se como sendo:
• Tipologia de moinho de bolas;
• Frequência de rotação / oscilação (𝜈𝑟𝑜𝑡/𝜈𝑜𝑠𝑐);
• Tempo de reação = tempo de moagem (𝑡); • Tipo de material de trituração (densidade, 𝜌𝑀𝐵);
• Tamanho das bolas de moagem (𝑑𝑀𝐵);
• Número de bolas de moagem (𝑛𝑀𝐵);
• Modo de operação (contínuo, por ciclos).
A energia mecanoquímica é traduzida por uma equação simples que é fortemente correlacionada à frequência,
𝜈
, pelo que, um moinho de bolas é operado por:𝐸
𝑘𝑖𝑛(𝑟𝑜𝑡 𝑜𝑟 𝑜𝑠𝑐) = 0.5𝐼𝜔
2= 2𝜋
2𝐼𝜈
2(eq. 1)
Onde
𝜔
indica a velocidade angular e𝐼
é o momento de inércia.𝜈
é um dos parâmetros mais importantes neste processo, uma vez que pode afetar os rendimentos e seletividades de reagentes durante a moagem. Obviamente, o efeito de ν depende do tipo de reação, da reatividade do substrato e produtos e da cinética reacional.Além disso, o número,
𝑛
𝑀𝐵, e o tamanho,𝑑
𝑀𝐵, das esferas de moagem podem afetar a energia mecanoquímica dentro de um moinho de bolas.Sabendo que a energia cinética das esferas depende da massa e da velocidade, se a massa das esferas de moagem é muito baixa, elas não produzem alta energia mecanoquímica dentro do moinho de bolas. No entanto, se o volume da esfera for muito grande, não há espaço suficiente no frasco para que as esferas de moagem possam mover-se com eficiência e produzir a velocidade necessária para produzir impactos de alta energia (Stolle et al., 2011).
1.9.2. Vantagens
Primeiramente, é importante fazer uma comparação entre moagem de bolas e outros métodos para entender o processo e também para fornecer informações sobre o caráter ambiental destas tecnologias. A primeira e mais comum comparação é, entre a moagem por moinho de bolas e a moagem tradicional em almofariz com pilão. A utilização do moinho de bolas na moagem reúne as seguintes vantagens:
• Reprodutibilidade dos resultados,
• Manuseio muito mais seguro de reagentes, • Método mais rápido e económico,
• Baixo consumo de energia e eficiente transferência de energia para a mistura, • Permite evitar o desperdício, aumentando a eficiência e a seletividade,
• É possível usar produtos químicos menos nocivos ou menos tóxicos,
• Permite evitar o uso de solventes, reduzindo consideravelmente a quantidade de compostos voláteis,
• Eficiência de mistura supera as limitações de transporte de massa no estado sólido e, portanto, reduz significativamente os tempos de reação,
• Uso de condições menos exigentes do ponto de vista termodinâmico.
A partir destas considerações, fica claro que o método de moagem por moinho de bolas permite seguir quase todos os doze princípios da química verde.
Todos os tipos de moinhos de bolas são baseados em impactos, colisões, fricções e forças de cisalhamento, onde os materiais são formados através de colisões entre as esferas de moagem ou entre as esferas e a superfície do recipiente. A diferença geral entre moinhos de bolas planetários e de vibração, que são os dois tipos mais comuns para aplicações em laboratório, é a força motriz para o movimento dos frascos de moagem. No primeiro, o recipiente sofre rotações no plano horizontal, enquanto que, nos moinhos de vibração, o recipiente é acelerado por oscilações para a frente e para trás, no plano horizontal ou vertical. Isto significa que, ambos têm uma constituição física diferente e, por esse motivo, é complicado efetuar comparações rigorosas entre estas tipologias de moinhos de bolas (Stolle et al., 2011).
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