Practica 3 Reactores
-
Upload
heidy-quintana -
Category
Documents
-
view
225 -
download
0
Transcript of Practica 3 Reactores
-
7/23/2019 Practica 3 Reactores
1/14
INSTITUTO POLITCNICONACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA QUMICA E
INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
LABORATORIO DE CINETICA YREACTORES HOMOGENEOS
Titular: EDGAR IVAN HERNANDECARVA!AL
PRCTICA NO. 3
INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA SOBRE LA
VELOCIDAD DE REACCION DEL AGUA OXIGENADA
Alu"#$%:C$#tr&ra% P&'a Di&($
Gru)$: *IV
H$rari$: +:,, - .:,, /r%Tur#$ VESPERTINOCi0l$ E%0$lar: A($%t$1 Di0i&"2r& 3,45 645738
Objetivos
-
7/23/2019 Practica 3 Reactores
2/14
INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA QUMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
LABORATORIO DE CINETICA Y REACOTRES HOM9GENEOS
Aplicar el mtodo matemtico integral o diferencial para el tratamiento de
datos experimentales en la determinacin de la constante de velocidad y el
orden de reaccin. Determinar los valores de la energa de activacin y el factor de frecuencia,
aplicando la ecuacin de Arrehenius.
INTRODUCCIN
Un aumento de temperatura aumenta la velocidad de la reaccin, con
independencia de que sta sea exotrmica o endotrmica. a explicacin est
en el hecho de que, al aumentar la temperatura, aumenta el n!mero de
molculas con una energa igual o mayor que la energa de activacin, con lo
que aumenta el n!mero de choques efectivos. a velocidad de la reaccin se
duplica por cada "#$% de aumento de temperatura.
Un e&emplo claro lo tenemos en las reacciones de degradacin de losalimentos' para que el proceso sea ms lento guardamos los alimentos a (a&a
temperatura.
a dependencia de la velocidad de una reaccin homognea con la
temperatura, se descri(e con mayor exactitud por la ecuacin de arrhenuis.
Energa de Activacin
)l acontecimiento de una reaccin qumica est o(ligatoriamente relacionado con
el contacto entre molculas reactivas y a una energa mnima necesaria. )sta
energa mnima para el acontecimiento de la reaccin es llamada como energa de
activacin.
a formacin de los productos a partir de los reactivos es un proceso gradual en
que los enlaces de los reactivos son rotos en paralelo con la formacin de los
enlaces de los productos. )ste estado intermedio en que algunos enlaces estn
semi*rotos y otros semi*formados es conocido como +comple&o activado.
-tra exigencia para la formacin del comple&o activado es que las molculasreactivan colisiones con orientacin favora(le a la formacin del mismo%olisiones con energa y orientaciones adecuadas a la formacin del comple&o
activado, son llamadas como colisiones efectivas. )stos son los principios (sicosde la eora de %olisin.
%omple&o activado es una estructura intermedia entre los reactivos y los
productos, con enlaces intermediarios entre los dos reactivos y los dos productos.
2 | P g i n a
-
7/23/2019 Practica 3 Reactores
3/14
INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA QUMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
LABORATORIO DE CINETICA Y REACOTRES HOM9GENEOS
a energa de activacin de la reaccin corresponde a la energa necesaria paraque la reaccin se efect!e con menos energa de los reactivos. %uanto ms (a&afuese la energa de activacin de una reaccin, ms elevada ser la velocidad dela misma.Una reaccin se llama exotrmica cuando provee para el medio una energa ms
alta que la necesaria para alcan/ar el comple&o activado.%uando una reaccin es endotrmica, ella provee para el medio una energa ms(a&a que la necesaria para alcan/ar el comple&o activado.
Diagrama de energa para reacciones con energa de activacin
Reaccin exotrmica con energa de activacin:
E < 0
La energa liberada
corresponde a la
diferencia de energa
entre los productos y
los reactantes. Comola energa de los
productos es menor
a la energa de los
reactantes, se libera
energa en el proceso
3 | P g i n a
-
7/23/2019 Practica 3 Reactores
4/14
-
7/23/2019 Practica 3 Reactores
5/14
INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA QUMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
LABORATORIO DE CINETICA Y REACTORES HOMOGENEOS
ln k=lnAE 1
RTEcuacionLinealizada
Y=bm x
)n donde se efectua la regresin lineal para o(tener m y ( y por analoga secalcula con las siguientes expresiones ) y A
E=mR ..3.4A=eb3.5
"#todo anatico
De la ecuacin de =an>t 9off 3?ermite calcular la variacin de la energaestndar de una reaccin5
d lnKe
dT
=H
RT21
7a(emos que0
H=E1E2 ..2
@ Ke=K1
K2
7ustituyendo y : en "
5 | P g i n a
-
7/23/2019 Practica 3 Reactores
6/14
INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA QUMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
LABORATORIO DE CINETICA Y REACTORES HOMOGENEOS
d
lnK1
k2
dT =
E1E2
RT2
Aplicando propiedades de los logaritmos 3n AB< 1 nA C n
-
7/23/2019 Practica 3 Reactores
7/14
INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA QUMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
LABORATORIO DE CINETICA Y REACTORES HOMOGENEOS
Te(%eratura a(biente T)**+C
Tie(%o,s- =olumen deFa7-:
% 9- 1%a
#." #."
/*.*0 #. #.
/1.23 #.: #.:G
*3.4 #. #.:H
53.14 #.I #.:;
54.*6 #.J #.:II
36./ #.; #.:I
10.1/ #.H #.::I
03.2 #.G #.:I
04.0 " #.:"I
Desarrollo0
Mtodo utilizado para calcular el modelo cintico mtodo
diferencial
t 6%8 VNa3S3O* 6"l8
CH3O36"$l7L8
Ca t Ca)r$"
;
-
7/23/2019 Practica 3 Reactores
8/14
INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA QUMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
LABORATORIO DE CINETICA Y REACTORES HOMOGENEOS
43>+ 0,1 0,4 0,01
12,6
0,405 -0,903868 -7
45>.?
0,2 0,39 0,01
3,58
0,395 -0,928869 -6
3?>9 0,3 0,38 0,0
1
9,0
6
0,385 -0,954511 -7
*?>59
0,4 0,37 0,01
9,69
0,375 -0,980829 -7
*9>3@
0,5 0,36 0,01
4,68
0,365 -1 -6
?@>,4
0,6 0,35 0,01
7,74
0,355 -1,03563 -7
5+>54
0,7 0,34 0,01
9,5 0,345 -1,06421 -7
+?>. 0,8 0,33 0,01
8,29
0,335 -1,093624 -7
+9>+ 0,9 0,32 0,014,8 0,325 -1,12393 -6
-1.15 -1.1 -1.05 -1 -0.95 -0.9 -0.85
-8
-7
-7
-7
-7
-7
-6
-6
-6
-6
-6
f(x) = - 0.83x - 7.42
T ambiente
inea! ()
"n (#a$!%m)
"n (a'&t)
7i m 1 n 3orden5 entones n 1 #.H:"
K=eb
K=e7.4236
K=0.0006
Kuedando la ecuacin del modelo cintico0
rA=0.0006CA0.8341
8 | P g i n a
-
7/23/2019 Practica 3 Reactores
9/14
INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA QUMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
LABORATORIO DE CINETICA Y REACTORES HOMOGENEOS
t 6%8 VNa3S3O* 6"l8
CH3O36"$l7
L8
Ca t Ca)r$"
;
-
7/23/2019 Practica 3 Reactores
10/14
INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA QUMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
LABORATORIO DE CINETICA Y REACTORES HOMOGENEOS
-75 125 325 525 7250.3
0.32
0.34
0.36
0.38
0.4
0.42
0.44
#a * tiem$%
t ambiente
t f!ia
t (*)
# +22 (m%"')
T 68 X < 47T Y < l#68
,>,,,+295
3,65818-05
-7,4185809
,>,,,??
277
3,66046-05
-7,7287358
3
0 0 0 0 0 0 0
-7.8
-7.7
-7.6
-7.5
-7.4
-7.3
-7.2
f(x) = - 1408.02x - 2.65
inea! ()
1'T
"n()
10 | P g i n a
-
7/23/2019 Practica 3 Reactores
11/14
INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA QUMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
LABORATORIO DE CINETICA Y REACTORES HOMOGENEOS
am( 1 $% L;: 1 GIM
fria 1 $%L;: 1 ;; M
En M 1 En3A5 *EA
R
1
T
y1(*mxN.... 3:5
A1e( NNN. 35
7ustituyendo valores en : y
)1*3*"#H53".GH;calBmolOM5 1 ;GH calBmol
A1e(1e*.JIJ 1 #.#;#GJ 3molBl5 seg*"
Ptodo Aritmtico
)1 T2T1
T2T1 O 6 O EnK2
K1
7ustituyendo valores
) 1
(277295)
(277295)1.987
calBmol O En
0.00044
0.0006
) 1 ;G;.H
-(teniendo K=A eERT
?ara M1#.### y 1;; M
11 | P g i n a
-
7/23/2019 Practica 3 Reactores
12/14
INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA QUMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
LABORATORIO DE CINETICA Y REACTORES HOMOGENEOS
A10.00044
e2798/1.987(277)
=0.0709
?ara M"1#.###J y 1GIM
A10.0006
e2798 /1.987(29 5)
=0.0709
%-F%U7E-F
a velocidad de una reaccin qumica est en funcin de la temperatura dadapara llevar aca(o la reaccin, y esto a su ve/ lleva a un factor importante en
una reaccin que es el tiempo, ya que en nuestra prctica, si no se reali/a(a
con rapide/ la agitacin para o(tener el vire correspondiente nuestro reactor
presenta(a fenmenos de transferencia en la interface 3precipitacin5 y esto
poda afectar nuestra reaccin, por lo tanto se puede constatar que la
constante cintica +4 est en funcin de la temperatura, donde si la
temperatura aumenta, aumenta la velocidad de reaccin y si la temperatura
disminuye, la velocidad disminuye y el tiempo es mayor, esto quiere decir que
la velocidad de reaccin es directamente proporcional a la temperatura e
inversamente proporcional al tiempo.
12 | P g i n a
-
7/23/2019 Practica 3 Reactores
13/14
-
7/23/2019 Practica 3 Reactores
14/14
INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA QUMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
LABORATORIO DE CINETICA Y REACTORES HOMOGENEOS
La diferencia est dada por el tiempo empleado para cada reaccin,
porque est en proporcin directa con la velocidad de reaccin en
conclusin por errores experimentales.
:*RA qu temperatura existi mayor velocidad de reaccinS, fundamentar larespuesta.
A temperatura am(iente la que utili/amos fue IT% ya que el otro es muy lento.
*Riene valide/ la ecuacin de ArrheniusS, fundamentar la respuesta
7,porque mediante esta ecuacin, se puede llegar a la determinacin
de la energa de activacin, la necesaria para que comience una
reaccin, y el factor de frecuencia, mediante la cual se explica la
dependencia de la temperatura con la constante de velocidad k de forma
exponencial.
5-Se pudiera utilizar algn otro modelo que explique el
comportamiento de la constante de velocidad con la temperatura si/no?
Fundamente la respuesta.
Si la teora de las colisiones, la cual consiste en la que al aumentar la
temperatura a una sustancia sus molculas se excitan conforme al
aumento de la temperatura provocando que sea ms rpido el cambio
de reactivos a productos, adems de favorecer la conversin por eso es
que la constante de velocidad est en funcin de la temperatura.
14 | P g i n a