Universidad Nacional Autónoma

de México

Facultad de Estudios Superiores

“Zaragoza”

Ingeniería de Reactores

Equipo 1

González Morales Bibian Michelle

Reyna Morales Mariano M.

Grupo: 4801

Velocidad de reacción

Es el número de moles de reactivo que reacciona por unidad de tiempo por unidad

de volumen (mol/dm3 s).

La ecuación que nos permite calcular esta velocidad es:

r=k (T ) ¿

Siendo

- k es la constante de rapidez que depende solo de la temperatura

- r la rapidez de la reacción

- α y β correspondientes al orden de la reacción

Esta se puede ver afectada por la naturaleza de los reactivos, temperatura,

presión (gases) o con la presencia de algún catalizador.

Ley de acción de masas (constante de equilibrio)

Teniendo una reacción reversible donde:

aA+bB←→ cC+dD

Se debe cumplir que

K c=¿¿

A esta expresión es a la que le llamamos ley de acción de masas, en donde si la

temperatura no cambia independientemente de las concentraciones de reactivos o

productos el valor de la constante de equilibrio es el mismo. Por lo tanto el valor de

esta constante solo depende de la temperatura del sistema.

Sin embargo esta ley solo se cumple para disoluciones diluidas o para gases a

bajas presiones. Si en la reacción intervienen gases a presiones altas o sustancias

a concentraciones altas se debe incluir un factor de corrección, denominado

coeficiente de actividad

El coeficiente de actividad es una medida del grado de divergencia del

comportamiento de la sustancia con respecto a su comportamiento ideal

El cual se encuentra definido como:

ln γi=Gex

RT

Siendo posible conocer el valor de esta a través de la serie de Redlich-Kister o el

método de las constantes azeotropicas. Este únicamente siendo posible utilizarlo

para disoluciones liquidas.

Serie de Redlich-Kister

Gex

RTx1 x2

=B+C (x1−x2)+D ¿

Donde B, C y D dependen de la naturaleza del sistema y la temperatura.

Si se tiene una disolución gaseosa es necesario incluir la fugacidad como método

de corrección del grado de divergencia que tienen estos gases con respecto a su

comportamiento ideal. Siendo posible calcularla por medio de un modelo

matemático, como:

Modelo matemático ln Φi

Ecuación de Redlich Kwong Z−1−ln (Z−B )− a

bRT32

ln (1+h)

Correlación generalizada

para los coeficientes

viriales

BPRT

+(C−B2 ) P2

2¿¿

Ecuación de Van Der Waals Z−1−ln (Z−B )− aRT V

Ecuación de Soave Z−1−ln (Z−B )− abRT

ln (1+h)

Ecuación de Peng Robinson Z−1− ln (Z−B )− A

2√2 Bln ( Z+2.414 B

Z+O .414B)

Estequiometria

La estequiometria  es el cálculo de las relaciones cuantitativas entre los reactivos y

productos en el transcurso de una reacción química

Las relaciones estequiometrias entre las cantidades de reactivos consumidos y

productos formados dependen directamente de la ley de conservación de masa.

Balanceo de reacciones químicas

Existen diferentes métodos para poder balancear una ecuación química, algunos

de ellos son:

- El balanceo por tanteo, este se basa simplemente en la modificación delos

diferentes coeficientes de la reacción, tanto del lado de los productos como

de los reactivos para que se pueda cumplir la ley de conservación de la

materia, es decir, que exista la misma cantidad de moléculas tanto en los

productos como en los reactivos.

- Balanceo algebraico: se basa en el planteamiento de un sistema de

ecuaciones en la cual los coeficientes estequiométricos participan como

incógnitas, procediendo luego a despejar estas incógnitas. Es posible sin

embargo que muchas veces queden planteados sistemas de ecuaciones

con más incógnitas que ecuaciones, en esos casos la solución se halla

igualando a uno de cualquiera de los coeficientes a 1 y luego despejando el

resto en relación a él. Finalmente se multiplican todos los coeficientes por

un número de modo tal de encontrar la menor relación posible entre

coeficientes enteros.

En el ejemplo:

Para el elemento hidrógeno (H) hay 4·a átomos en los reactivos y 2·d átomos

en los productos. De esta manera se puede plantear una condición de igualdad

para el hidrógeno:

Hidrógeno: 4·a = 2·d

Y procediendo de la misma forma para el resto de los elementos

participantes se obtiene un sistema de ecuaciones:

Hidrógeno: 4·a = 2·d

Oxígeno: 2·b = 2·c + d

Carbono: a = c

Con lo que tenemos un sistema lineal de tres ecuaciones con cuatro incógnitas

homogéneo:

Al ser un sistema homogéneo tenemos la solución trivial:

Pero debemos buscar una solución que no sea trivial, ya que esta implicaría que

no hay "ningún" átomo, y no describe el planteo químico, proseguimos a

simplificar:

Si, la tercera ecuación, la cambiamos de signo, la multiplicamos por dos y le

sumamos la primera tendremos:

Pasando d al segundo miembro, tenemos:

Con lo que tenemos el sistema resuelto en función de d:

Se trata en encontrar el menor valor de d que garantice que todos los coeficientes

sean números enteros, en este caso haciendo d= 2, tendremos:

Sustituyendo los coeficientes estequimétricos en la ecuación de la reacción, se

obtiene la ecuación ajustada de la reacción:

Ésta dice que 1 molécula de metano reacciona con 2 moléculas de oxígeno para

dar 1 molécula de dióxido de carbono y 2 moléculas de agua.

Tipos de reacciones

En general se podría dividir las reacciones en dos grandes ramas:

Reacciones Homogéneas: es la que se efectúa en una sola fase

Reacciones Heterogéneas: es la que al menos requiere la presencia de dos o más

fases para que se pueda efectuar la reacción.

A su vez estas se pueden dividir en Reacciones no catalizadas o reacciones

catalizadas, siendo las catalizadas en las cuales se ve afectada su velocidad de

reacción por la presencia de un catalizador.

Las variables que afectan a cada uno de este tipo de reacciones son diferentes,

puesto que una reacción homogénea se ve afectada solamente por la

temperatura, la presión y la composición.

Sin embargo en una reacción heterogénea, como es más de una fase, se ven

involucrados, además, la transmisión de calor y/o materia, además que si esta

consta de varias etapas, la etapa más lenta de la serie es la que ejerce un mayor

control durante el proceso.

Reacciones elementales y no elementales.

Una reacción elemental es aquella cuyas concentraciones de reactivos en la

ecuación de velocidad corresponden a sus coeficientes estequiométricos.

Teniendo una reacción:

aA+b B←→cC

Se tiene que cumplir:

r=k ¿

Siendo r la rapidez de la reacción y

k la constante de rapidez

Una reacción no elemental es aquella cuyas concentraciones de reactivos en la

ecuación de velocidad no corresponden a sus coeficientes estequiométricos.

Teniendo una reacción:

aA+b B←→cC

Se tiene que cumplir:

r=k ¿

Orden de reacción

n=orden de reacción, este número (entero o fraccionario) se obtiene

experimentalmente y describe la forma en la que la velocidad depende de la

concentración del reactante. Con base a los valores más comunes de n se

clasifican las reacciones químicas de la siguiente manera:

- Reacciones de orden cero: la velocidad de reacción es constante y

entonces independiente de la concentración del reactante

- Reacción de primer orden: la velocidad de reacción es directamente

proporcional a la concentración del reactante

- Reacción de segundo orden: la velocidad de reacción es proporcional al

cuadrado de la concentración del reactante

BIBLIOGRAFIA

*Elementos de las Reacciones Químicas. H. SCOTT FOGLER, Pearson

Educación

*Introducción a la Teoría de los Reactores Químicos. Desing. Limusa

*http://ocw.uv.es/ciencias/1-1/teo_cinetica_nuevo_pdf

*http://www.unam.es/docencia/reyero00/docs/velocidad_de_reaccion2.pdf

*http://pendientedemigracion.ucm.es/info7diciex/programas/química/html/

veloreacci.html

http://mestreacasa.gva.es/c/document_library/get_file?

folderld=500005158973&name=DLFE-352457.pdf

*http://cvb.ehu.es/open_course_ware/castellano/experimentales/cineticaqui/

transparencias-de-los-temas/transparencias_tema_02.pdf