1_oritos y platanos

CINTICA DE REACCIONES NO ELEMENTALES Y ENERGA DE ACTIVACIN

Camacho Tarsis, Carvajal Cristian

Laboratorio de Ingeniera de Bioreactores; Facultad de Ciencia e Ingeniera en Alimentos; Universidad Tcnica de Ambato.

ResumenSe determin analiz la cintica de reacciones de dos frutas distintas, orito y pltano, las mismas que se sometieron a distintas temperaturas y condiciones ambientales para determinar as la energa de activacin, lo que se logr mediante la toma de datos fsicos de la fruta durante un periodo de tiempo distinto y se observ el cambio de las caractersticas fsicas de las frutas, como es el color de estas. De esta manera se lleg a la conclusin de que el pltano en condiciones de temperaturas altas llega a oxidarse ms rpido, para esto se realiz tres rplicas de cada prueba. IntroduccinLatermodinmicaes la rama de lafsica que describe los estados deequilibrioanivel macroscpico.Constituye unateora fenomenolgica, a partir derazonamientos deductivos, que estudia sistemas reales, sinmodelizary sigue un mtodo experimental. Los estados de equilibrio se estudian y definen por medio demagnitudes extensivastales como laenerga interna, laentropa, elvolumeno la composicinmolardel sistema. (CALLEN H, 1986)Laecuacin de Arrheniuses unaexpresin matemticaque se utiliza para comprobar la dependencia de laconstante de velocidad(o cintica) de unareaccin qumicacon respecto a latemperaturaa la que se lleva a cabo esa reaccin.

: constante cintica (dependiente de la temperatura) : factor preexponencial o factor de frecuencia. Indica la frecuencia de las colisiones. :energa de activacin, expresada en J/mol. : constante universal de los gases. Su valor es 8,3143 JK-1mol-1 : temperatura absoluta [K] (CONNORS K, 1990)Ungrfico de Arrheniusmuestra el logaritmo de las constantes cinticas (Ln ken el eje de las ordenadas encoordenadas cartesianas) graficado con respecto al inverso de la temperatura (1/T), en el eje de las abcisas). Los grficos de Arrhenius son ocasionalmente utilizados para analizar el efecto de la temperatura en las tasas de rapidez de las reacciones qumicas. Para un nico proceso trmicamente activado de velocidad limitada, un grfico de Arrhenius da una lnea recta, desde la cual pueden ser determinados tanto la energa de activacin como el factor preexponencial.Cuando se grafica de la forma descrita anteriormente, el valor de la interseccin en el ejeycorresponder aLn A, y la pendiente de la lnea ser igual a.El factor pre exponencial, A, es una constante de proporcionalidad que toma en cuenta un nmero de factores tales como la frecuencia de colisin y la orientacin entre las partculas reaccionantes.La expresinrepresenta la fraccin de las molculas presentes en un gas que tienen energa igual o superior a la energa de activacin a una temperatura dada. (REIF F, 1985)Materiales y mtodosSe realiz cortes iguales, en una bandeja, a las frutas de estudio, en este caso bananas y oritos.Se coloc las partes de la fruta en dos lugares con temperatura controlada: refrigerador, ambiente o estufa.Se anot el tiempo de oxidacin de los casos que se hayan tomado en cuenta en el estudio.ResultadosTabla N. 1 Datos de tiempo de Oxidacin del PltanoMuestra/TemperaturaReplica Grupo 1Grupo 2Grupo 3

PLATANOC23,5C3,5C23,5C50C23,5C50C

R162,6592,3559,4851,4960,151,25

R261,4895,4459,553,5160,1251,29

Promedio (min)62,0793,9059,4952,560,1151,27

Fuente: Laboratorio de Ing. De Bioreactores FCIAL 2015 Elaborado por: Camacho - Carvajal.

Tabla N. 2 Datos de tiempo de Oxidacin del OritoMuestra/ TemperaturaReplica Grupo 1Grupo 2Grupo 3

ORITOC23,5C3,5C23,5C50C23,5C50C

R154,2581,1555,1748,5551,126,3

R253,1283,2254,1249,550,1227,15

Promedio (min)53,6982,1954,6549,0350,6126,73


En la Tabla N1 y 2, se registr los valores de la temperatura del pltano y orito a diferentes tiempos y se realiz tres rplicas de cada uno, y segn los promedios determinados todos se relacionan. ECUACION DE ARRHENIUS

Tabla N3: Energa de Activacin de las Frutas Empleadas MuestraEnerga de Activacin

Grupo 1Grupo 2Grupo 3

Pltano14108,024 J/mol3755,642 J/mol4779,482 J/mol

Orito14511,507 J/mol3261,163 J/mol19180,452 J/mol

Fuente: Laboratorio de Ing. de Bioreactores FCIAL 2015 Elaborado por: Camacho - Carvajal.

Imagen 1. Frutas a temperatura Ambiente

Imagen 2. Frutas en la estufa


En la tabla N3 se indic la energa de activacin de las muestras donde podemos observar que el pltano es ms rpido en oxidarse, debido a que su energa de activacin es menor, esto quiere decir que la reaccin de oxidacin se da ms rpido dependiendo de las condiciones en el caso de la estufa que fue a la que ms rpida reaccin present 4779,482 J/mol. En cambio a temperatura ambiente es ms lento el progreso de la reaccin debido a su energa de activacin alta. En la imagen 1 y 2 se mostr los resultados de las frutas ya oxidadas. CONCLUSIONSe determin la energa de activacin de una sustancia heterognea en funcin de las velocidades de reaccin que se midi segn el estado de oxidacin del banano y el orito. Para esto se aplic la ecuacin de Arrhenius la que nos permite el anlisis de las reacciones qumicas que se dan en este tipo de alimentos, las mismas que se ven afectadas por la temperatura, presin y otros factores que pueden influir en la reaccin.ANEXOS Cmo encuentro Ea linealmente (grfico) usando los datos?

Fuente: Laboratorio de Ing. De Bioreactores FCIAL 2015 Elaborado por: Camacho y Carvajal.

Con los datos de Ea y k conocidos, Cmo determina la ecuacin cintica y orden de reaccin?v = - t [A] d d = k [A] 1 = k [A]Integrando la ecuacin diferencial para una concentracin inicial [A]o a tiempo cero. - d[A]/ [A] = k dt d[A] /[A]= - k dt kt Ln [A]/[Ao]= -ktLn [A] = Ln [A]o - k t. o.o. = ln[A]opendiente = -k (t 1 ) Representando Ln[A] en funcin del tiempo se obtendr una recta pendiente k(CALLEN H, 1986)BIBLIOGRAFIACallen, H., Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics, 2nd Ed., Rivas, 1986Kenneth Connors, Chemical Kinetics, 1990, VCH PublishersReif, F., Fundamentals of Statistical and Thermal Physics, McGraww-Hill, New York, 1985, pag. 3

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