REACTORES_3PRACTICA.docx

8/16/2019 REACTORES_3PRACTICA.docx

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INSTITUTO POLITÉCNICONACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍAQUÍMICA

E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICAINDUSTRIAL

LABORATORIO DE CINÉTICA Y REACTORESHOMOGÉNEOS

Reporte de prát!" #$

%I&'(e&!" de )" te*per"t(r"+o,re )" -e)o!d"d de re"!.& de)"/(" o0!/e&"d"1

Pro2e+or3 I-á& C.rdo," R4Gr(po3 $IM55

INTEGRANTES:

• Alvarado Altamirano María Fernanda• Hernández Varela Brian


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• Romero Gómez Gustavo

6ECHA DE ENTREGA3 Viernes; 15 de Abril del

!1"#

INDICÉ

$b%etivos

&á'# (

)ntrodu**ión&á'# (

+stado del arte&á'# (

Rea*tivos , materiales&á'# 1!

-ia'rama de .u%o de la e/0erimenta*ión&á'#1

ál*ulos&á'#1(

2abla de datos e/0erimentales 2ablas de resultados

Gra3*as


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Análisis , -is*usión de resultados&á'#14

on*lusiones

&á'#1

Re6eren*ias Biblio'rá3*as&á'#!

OB7ETIVOS

• A0li*ar el m7todo matemáti*o inte'ral o di6eren*ial 0ara el tratamientode datos e/0erimentales en la determina*ión de la *onstante develo*idad , el orden de rea**ión#

• -eterminar los valores de la ener'ía de a*tiva*ión , el 6a*tor de6re*uen*ia8 a0li*ando la e*ua*ión de Arr9enius#

INTRODUCCI8N

Cinética de Reacciones

+l ob%eto de la *in7ti*a uími*a es medir las velo*idades de las rea**ionesuími*as , en*ontrar e*ua*iones ue rela*ionen la velo*idad de una rea**ión*on variables e/0erimentales# e en*uentra e/0erimentalmente ue lavelo*idad de una rea**ión de0ende ma,ormente de la tem0eratura , las*on*entra*iones de las es0e*ies involu*radas en la rea**ión#


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Complejo Activado: +s una estru*tura intermedia entre los rea*tivos , los

0rodu*tos8 *on enla*es intermediarios entre los dos rea*tivos , los dos0rodu*tos# esta e*ua*ión linealizada es mu, ?til , 0uede ser des*rito a trav7s de la

Grafcas #2 y 3. Energía de activación para reacciones exotérmicas


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+*ua*ión de Arr9enius D Ae/0= +A C R2> donde D es la *onstante de lara0idez8 A es el 6a*tor de 6re*uen*ia8 +A es la ener'ía de a*tiva*ión ne*esaria , 2 es la tem0eratura8 al linealizarla se tiene ue el lo'aritmo ne0eriano de la*onstante de ra0idez es inversamente 0ro0or*ional a la tem0eratura8 *omosi'ue: ln=E1 C E> la 9ora de *al*ular la ener'ía de a*tiva*ión

e/0erimentalmente8 ,a ue la 0endiente de la re*ta obtenida al 'ra3*ar lamen*ionada le, es: +ACR8 9a*iendo un sim0le des0e%e se obtiene 6á*ilmenteesta ener'ía de a*tiva*ión8 tomando en *uenta ue el valor de la *onstanteuniversal de los 'ases es 1#4*alCD mol# &ara un buen n?mero de rea**ionesuími*as la ra0idez se du0li*a a0ro/imadamente *ada diez 'rados *entí'rados#

Ecuación de !an"t #o$: +n la ma,oría de los *asos la velo*idadobservada de una rea**ión uími*a aumenta *on el aumento de tem0eratura8

más allá ue la e/tensión de este aumento varíe mu*9o de rea**ión a rea**ión#

+n t7rminos de e*ua*ión de velo*idad8 la *ausa de la varia*ión de lavelo*idad de rea**ión *on la tem0eratura reside en el 9e*9o de ue la

*onstante de velo*idad E varíe *on la tem0eratura#

es el valor de la misma *onstante 0ero atem0eratura 2# R es la *onstante de los 'ases ideales , JHK es el *alorde rea**ión o ental0ía de rea**ión *uando rea*tivos , 0rodu*tos estánen su estado estándar =0ara 'ases8 1 atm de 0resión , 0ara solu*iones 1mol #

Ecuación #1 !an"t

Ecuación #2 !an"t


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Factor de frecuencia (A): +s la literal NAO utilizada en la e*ua*iónde Arr9enius# e de3ne *omo la 0robabilidad de *olisión e6e*tiva8 sumede las mol7*ulas ue si rea**ionan#

eoría de colisiones:


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0ro*edimiento más se'uro *onsiste en em0lear una mez*la de á*idonítri*o , á*ido sul6?ri*o#

+l á*ido sul6?ri*o a*t?a *omo *atalizador8 0ermitiendo ue la rea**ión selleve a *abo más rá0idamente , a menores tem0eraturas#

+l á*ido sul6?ri*o rea**iona *on el á*ido nítri*o 'enerando el ion nitronio=S$>8 ue es el ele*tró3lo de la rea**ión de sustitu*ión ele*tro6íli*aaromáti*a#

+l ion nitronio rea**iona *on el ben*eno 6ormando el *om0le%o si'ma8ue a *ontinua*ión8 0ierde un 0rotón 0ara dar lu'ar al nitroben*eno#


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&,-F.AC*+: +l ben*eno ata*a al $T 6ormando el *om0le%o si'ma#


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,sos *ndustriales del #/./: +n la )ndustria8 el 0eró/ido de 9idró'eno seusa en *on*entra*iones más altas 0ara blanuear telas , 0astas de 0a0el8*omo *om0onente de *ombustible 0ara *o9etes , 0ara 6abri*ar es0uma de

*au*9o , sustan*ias uími*as or'áni*as#

+n otras áreas8 *omo en la investi'a*ión8 se utiliza 0ara medir la a*tividad deal'unas enzimas *omo la *atalasa# +l 0eró/ido de 9idró'eno tambi7n seem0lea en traba%os de restaura*ión *omo en las 0inturas anti'uas#

+l HU$U 0uede ser *ombinado *on diversos 0ro*esos 0ara me%orar losresultados# &or e%em0lo:

1# Flo*ula*iónC &re*i0ita*ión# Flota*ión de aire

(# BiotratamientoL# Filtra*ión5# Adsor*ión del *arbón"# -e0uradores del aire# )n*inera*ión

0ecanismo de descomposición del #/./ (1 etapas):

REACTIVOS Y MATERIALES

R+A2)V$

&R$&)+-A-+ F)A

+do#Físi*o ,*olor

&M

&untode

ebulli*ión

-ensidad

2o/i*idad olubilidad

)n9ala*ión


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Dl ólido8Blan*o

ristalino8 )nodoro#

L#55

'Cmol

1L"#45 W

ein'estión8*onta*to

0or la 0iel#

oluble en a'ua 6ría ,*aliente8 , etanol#

HU$U


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SaUU$T (!! W 1#'C*mX

+/0losivo oluble en a'ua#

0AER*A- a usar en la pr2ctica

DIAGRAMA DE 6LU7O DE LA EXPERIMENTACI8N

&robeta

Bureta

Matraz +rlenme,er

Gotero

2ermómetro

9arola metáli*a =0ara el uso de los ba[osde a'ua *on 9ielo>


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Verter 1 ml de0ero/ido mas 1ml de almidonen un matraz

Realizar unasolu*ion a0ertede 5 m< D) al

!#!L M mas 1#5m< a*ido

sul6uri*o

%untar las dossolu*iones ,

a're'ar !#1 m<de Sa;$(

2omar el tiem0o*ada :ue

rea0arez*a el*olor

Volver a a're'ar!#1 m< deSa;$(

.servaciones

+l 0eró/ido utilizado será de0endiendo de la *on*entra*ión delmismo8 las 'otas a0ro/imadas del indi*ar son *ada uerea0arez*a el *olor8 las le*turas se deben de re0etir diezve*es# @na vez 3nalizado el e/0erimento se debe 9a*er elmismo 0ro*edimiento 0ero en un sistema *on 9ielos 0ara así *ambiar la tem0eratura

CALCULOS


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2+M&+RA2@RA AMB)+S2+ 25W

C H 2O

2

=CA=C H 2O

2inicial−

[

V gastado− M acumulativoV

H 2O2utilizado

]

M+2$-$ )S2+GRA 9asta ue la E sea*onstante , así obtener el modelo*in7ti*o#

2iem0o=s>

VolumendeSa!( =ml>

H$=molCA

L#" !#1 L#"

"#!4 !# L#"4#5 !#( L#"#5( !#L L#""11#L( !#5 L#"51#!L !#" L#"L!#1 !# L#"(1#(4 !#4 L#"(#4( !# L#"1L#5 1 L#""#5 1#1 L#5

(!#( 1# L#54(!#4 1#( L#5

H$ =molCA

D n1

D n!#4

D S!#4"

L#" !#!!!541 !#!!!"4 !#!!!555L#"4 !#!!!44L !#!!!55 !#!!!4LLL#" !#!!1!15 !#!!1! !#!!!"L#"" !#!!11( !#!!11 !#!!1!L#"5 !#!!11 !#!!1L !#!!11"

L#"L !#!!!45 !#!!!14 !#!!!41L#"( !#!!!( !#!!1!1 !#!!!45L#" !#!!1!11 !#!!1! !#!!!""L#"1 !#!!1! !#!!11!L !#!!!"L#" !#!!1!45 !#!!11 !#!!1!(L#5 !#!!11!" !#!!115 !#!!1!5L#54 !#!!1!5 !#!!11LL !#!!1!1L#5 !#!!11L !#!!1( !#!!1!44


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+l orden ue 0resenta ma,or *onstan*ia *on res0e*to a E es n!#4" 0or lotanto la e*ua*ión *in7ti*a es i'ual a:

+*ua*ión *in7ti*a: −ra=0.0003 ∙(C H 2O2)0.14

GRAF)A A V t a t 5\

! 5 1! 15 ! 5 (! (5L#5

L#5

L#5L

L#5"

L#54

L#"

L#"

L#"L

L#""L#"4

L#

6=/> !/ L#1

a vs t

GRAF)A A V t a 2 15\


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! ! L! "! 4! 1!! 1!L#5

L#5

L#5L

L#5"

L#54

L#"

L#"

L#"L

L#""

L#"4

L#

6=/> !/ L#1

A vs t

al*ulo analíti*o de +

E= T

2∗T

1

T 2−T 1∗ R∗ln

K 2

K 1

-A2$:

2 5 \ 4 D

21 15 \ 44D

R 1#4*alCmol D

D!#!!1!

D1 !#!!!(

@2)2@]+S-$ +S +@A)$S:

E= 298∗288298−288

∗1.987∗ln 0.0010

0.0003=20531.6cal

al*ulo 0ara A:


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K = A e

− E

RT

-A2$:

D!#!!1!

D1!#!!!(

+ !5(1#" *al

R 1#4 *alC mol D

2 4D

21 44

@@2)2@]+S-$ +S +@A)$S:

0.0010= A e

−20531.6

1.987∗298

-+&+AS-$ A 1#1L5 + 1

ANALISIS Y DISCUSI8N DE RESULTADOS

e realizó la e/0erimenta*ión de la varia*ión de la tem0eratura en la velo*idadde rea**ión del a'ua o/i'enada8 obteniendo datos de tiem0o , de*on*entra*ión de a'ua o/i'enada en este *aso A a dos di6erentestem0eraturas8 tem0eratura ambiente de 5 , a'ua un 0o*o 6ría de 15 'rados*entí'rados#

on estos datos 0or medio del m7todo inte'ral se obtuvo el orden de larea**ión así *omo la *onstante de velo*idad8 al realizar di*9os *ál*ulos seobservó ue la *on*entra*ión de a'ua o/i'enada no *ambia si no ue eltiem0o es ma,or *uando 9a, una varia*ión de tem0eratura en la rea**ión8 este*ambio de tiem0o no *ambio el orden8 lo ue *ambio es el valor de la*onstante de velo*idad#

e observó ue la tem0eratura está en 6un*ión del tiem0o 0ara determinar elmodelo *in7ti*o de la rea**ión# &or ello se obtuvo en ambos e/0erimentos unorden de !#4" *on di6erentes *onstantes#


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-es0u7s de *al*ular el orden de la rea**ión así *omo sus *onstantes sedeterminó la ener'ía de a*tiva*ión , 6a*tor de 6re*uen*ia 0or medio de lae*ua*ión de Arr9enius usando el m7todo analíti*o#

+n este e/0erimento se es0eraba un orden de 18 nuestros órdenes obtenidosestán *er*anos ,a ue 9a, 6a*tores ue in.u,en *omo:

Errore+ de) oper"dor o por e) *9todo de *ed!!.&

Errore+ por e) !&+tr(*e&to o e:(!po de *ed!!.&

Error por !&+tr(*e&to !&"de("do

CONCLUSI8N

La ecuación de Arrhenius es una expresión matemática que se utiliza para comprobar la dependencia

de la constante de velocidad (o cinética) de una reacción química con respecto a la temperatura a la

que se lleva a cabo esa reacción. La ecuación fue propuesta primeramente por el químico holandés .

!. van "t !off en #$$%& cinco a'os después en #$$ el químico sueco vante Arrhenius dio una

*ustificación física + una interpretación para la ecuación. Actualmente, es vista me*or como una relación

em0íri*a. -uede ser usada para modelar la variación de temperatura de coeficientes de difusión,población de vacantes cristalinas, velocidad de fluencia, + muchas otras reacciones o procesos

inducidos térmicamente.

Arrhenius arumentó que para que los reactivos se transformen en productos, deben primero adquirir

una mínima cantidad de enería, llamada la /enería de activación/ E a

la ecuación de Arrhenius da la dependencia de la constante de velocidad k de reacciones químicas a la

temperatura T (en temperatura absoluta, tales como 0elvin o rados 1an0in) + la enería de

activación E a/, de acuerdo con la expresión2

https://es.wikipedia.org/wiki/Expresi%C3%B3n_matem%C3%A1ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Constante_de_velocidadhttps://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_qu%C3%ADmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttps://es.wikipedia.org/wiki/Jacobus_Henricus_van_'t_Hoffhttps://es.wikipedia.org/wiki/Jacobus_Henricus_van_'t_Hoffhttps://es.wikipedia.org/wiki/Svante_Arrheniushttps://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_absolutahttps://es.wikipedia.org/wiki/Kelvinhttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_de_activaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_de_activaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Constante_de_velocidadhttps://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_qu%C3%ADmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttps://es.wikipedia.org/wiki/Jacobus_Henricus_van_'t_Hoffhttps://es.wikipedia.org/wiki/Jacobus_Henricus_van_'t_Hoffhttps://es.wikipedia.org/wiki/Svante_Arrheniushttps://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_absolutahttps://es.wikipedia.org/wiki/Kelvinhttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_de_activaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_de_activaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Expresi%C3%B3n_matem%C3%A1tica


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