Cinetica Quimica
Enviado por lissette.sm • 29 de Octubre de 2013 • 2.638 Palabras (11 Páginas) • 294 Visitas
Ingeniería de procesos y reacciones
químicas
La cinética química se aboca al estudio de los procesos
industriales con reacción química. Tales procesos se llevan a
cabo en reactores químicos.
Mediante un proceso químico industrial se obtienen productos
económicamente rentables. Diagrama de bloques del proceso:
Etapa de
tratamientos
físicos
Etapa (s) de
reacción Química
(REACTOR)
+ subproductos, residuos, calor, etc.
Etapa de
tratamientos
físicos
Productos
Materias
Primas
Energía
Introducción
..La cinética química se
aboca al estudio de los
procesos industriales con
reacción química.
..Tales procesos se llevan a
cabo en equipos
denominados reactores
químicos, del tipo como
el que se muestra en la
figura siguiente.
Reactor químico
Introducción
..La cinética química se
aboca al estudio de los
procesos industriales con
reacción química.
..Tales procesos se llevan a
cabo en equipos
denominados reactores
químicos, del tipo como
el que se muestra en la
figura siguiente.
Reactor químico
Introducción
•
Los reactores químicos pueden operar de manera
discontinua (batch), semicontinua (semibatch) o continua
(reactores de flujo).
•
Las reacciones que se llevan a cabo en un reactor químico
pueden verificarse en:
•
Sólo una fase gaseosa o líquida, denominándose reacciones
homogéneas.
neutralización
Tal
ácidoes
-base:
el caso de una reacción de
HCl( aq ) NaOH+
( aq ) NaCl.
+
H O
2
•
En más de una fase, denominándose reacciones
heterogéneas. Tal es el caso de la reacción de combustión de
un material carbonoso:
C( s ) +O (g) .CO (g)
22
Reactor Discontinuo Agitado (Batch)
..Opera en estado no estacionario, no hay ingreso ni salida
de materiales durante la reacción
..Consta de dispositivos de agitación
..Fácil de operar, controlar y mantener
Reactor Discontinuo Agitado (Batch)
..Opera en estado no estacionario, no hay ingreso ni salida
de materiales durante la reacción
..Consta de dispositivos de agitación
..Fácil de operar, controlar y mantener
Introducción
..La siguiente tabla establece una clasificación según el tipo de reacciones.
Reducción de óxido de hierro.
Oxidación de SO2 a SO3.
Absorción gas -líquido con reacción.
Cracking de petróleo. Ataque de sólidos por ácidos.
Producción de HNO3 mediante
oxidación del amoniaco. Tostación de minerales.
Síntesis de amoniaco. Combustión de carbón.
Catalizadas No catalizadas
Reacciones
heterogéneas
reacciones enzimáticas.
Reacciones en sistemas
coloidales. Reacciones rápidas (por ejemplo
combustión de metano).
La mayoría de las reacciones en
fase líquida
La mayoría de las reacciones en fase gas.
Catalizadas No catalizadas
Reacciones
homogéneas
Teoría del estado de transición
..Establece que los reactantes se combinan para formar productos
intermedios altamente inestables denominados complejos activados,
los cuales se descomponen espontáneamente generando los productos.
..Un esquema básico de esta teoría es la figura adjunta.
Teoría del estado de transición
..Establece que los reactantes se combinan para formar productos
intermedios altamente inestables denominados complejos activados,
los cuales se descomponen espontáneamente generando los productos.
..Un esquema básico de esta teoría es la figura adjunta.
Tipos de reacciones químicas
..Combinación (A+B .C)
..Descomposición (C .A+B)
..Desplazamiento simple (A+BC .AC +B)
..Desplazamiento doble (AB+CD.AD +CB)
..Combustión (C + O2 .CO2 + Calor)
..Redox (Oxidación / Reducción)
Ejemplos de reacciones químicas
•
Reacción de Combinación:
•
Reacción de Descomposición:
•
Reacción de desplazamiento simple
•
Reacción de desplazamiento doble:
•
Reacción de combustión:
•
Reacción Redox:
•
Donde
•
s = sólido ,
•
g = gas
•
l = líquido
•
aq = acuoso
2Na(s) + Cl2(g) .
2NaCl(s)
2H2O(l) .
2H2(g) + O2(g)
Zn(s) + CuSO4(aq) .
ZnSO4(aq) + Cu(s)
KCl(aq) + AgNO3(aq) .
KNO3(aq) + AgCl(s)
C3H8(g) + 5O2(g) .
3CO2 + 4H2O(l)
2Mg(s) + O2(g) .
2MgO(s)
Velocidad de reacción
..Se define mediante la siguiente expresión.
..Y dependiendo de en que fase ocurra, se verán variaciones
de volumen.
..Si ocurre en fase líquida ..se tienen variaciones
despreciables de volumen, por lo tanto, la reacción será avolumen o densidad constante.
..Si ocurre en fase gaseosa con variación del número de moles
..se tiene un sistema de volumen variable.
i
i
dN1 moles de i reaccionados o producidos r = *
V d (volumen de fluido) ( tiempo) ...
..·..
Velocidad de reacción
..También se puede expresar en función de la
concentración y de la presión parcial mediante las
siguientes expresiones.
yi i
i
d(N / V) dC r = =
d d...ddP
RT
=r i
i
1
Velocidad de reacción
..También se puede expresar en función de la
concentración y de la presión parcial mediante las
siguientes expresiones.
yi i
i
d(N / V) dC r = =
d d...ddP
RT
=r i
i
1
Ecuación de Arrhenius
..Tiene la siguiente forma.
Donde k0 : factor de frecuencia, dimensionalmente
análogo a la constante de velocidad k.
E : energía de activación de la reacción (cal/mol)
R : constante universal
...