Capitulo 3 -----Cap II Transferencia de Masa i

8/18/2019 Capitulo 3 -----Cap II Transferencia de Masa i

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CAPITULO IITRANSFERENCIA DE MASA

Y CINETICA DEREACCIONES


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INTRODUCCION

En la obtención de un metal desde el mineral hasta surefnación, casi siempre existe una o mas etapas en las quehay transormación química de uno o mas productos, porejemplo, en la obtención de cobre desde suluros u óxidos,

obtención de arrabio y acero desde minerales oxidados dehierro; obtención de zinc desde suluros y silicatos, etc.Casi sin excepción, todos los metales antes de serempleados como tales o como aleación, son transormadosquímicamente desde su mineral o concentrado. En el caso

específco del cobre a partir de sus suluros latransormación ocurre a altas temperaturas al ormar lamata y lue!o oxidar y reducir la matta, tal como se puedeobser"ar en la si!uiente !r#fca


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$tro ejemplo lo constituye la obtención de cobre delas menas oxidadas de cobre. En este caso, paramenas de concentraciones menores a %& en Cobre,

se realiza una lixi"iación en pila, para lue!oreducirlo mediante chatarra de hierro, proceso decementación. 'e otra orma el cobre es obtenido ensolución "ía extracción por sol"ente. (a línea quetoma concentraciones de cobre mayor tieneoperaciones muy similares a las explicitadasanteriormente. (a línea interna termina con unaelectrolisis donde ya no se trata de una electro)refnación, sino de una electro)obtención de cobre.


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En metalur!ia, la mayor parte de las reacciones que ocurren son en medio

acuoso *lixi"iación, cementación, precipitación, electro)obtención y+o electro)refnación o a alta temperatura *tostación, reducción, oxidación, etc. o enmedio undido a alta temperatura *obtención de -luminio, ormación demattas, reducción de ustita liquida con carbono, etc..

0ara conocer entonces lo que ocurre durante la transormación química del o

de las sustancias in"olucradas, es necesario conocer el o los mecanismo*sque participa*n, así como la "elocidad de aproximación al equilibrio que seestablece.

0or otra parte, es necesario conocer y caracterizar el 1ujo y la mezcladel espacio ísico en el que ocurre la transormación. Este espacio o

"olumen se denomina en !eneral 2reactor3, a4n cuando en metalur!ia,y dependiendo del proceso, se conoce por horno *cuba, cubilote,rotati"o, re"erbero, usión, etc., estanque *lixi"iación en estanques ocolumnas, est#tica o a!itadas, con"ertidor *para matas, de cobre oníquel, tostador *lecho 1uidizado, horno de ho!ar m4ltiple, etc..


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En el dise5o de un reactor, llamado de aquí en delante de estaorma !eneral, se comienza por analizar el aspectotermodin#mico del proceso y las condiciones en las cuales esposible producir la transormación deseada, o bien, dadasciertas condiciones, "erifcar si la transormación es posibleeectuar.

Conocida las condiciones termodin#micas, se debe entoncesconocer el aspecto cin6tico del proceso que equilibrio seestablece en las condiciones fjadas y con que "elocidad seaproxima al equilibrio. 7inalmente se debe conocer el 1ujo que

ocurre en el interior del reactor, e inte!rar la expresión analíticaen la cin6tica para así caracterizar la transormación !lobal.


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CLASIFICACION DE REACCIONES

'ependiendo de las ases que toman parte en unatransormación química, las reacciones se puedenclasifcar en

8eacciones homo!6neas, y

8eacciones hetero!6neas

Las reacciones homogéneas ocurren entre una misma asey pueden ser !aseosas, liquidas y sólidas. En metalur!ia estetipo de reacciones no es muy recuente como lashetero!6neas, aun cuando existen "arios casos de estos


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9as)!as, como ocurre en la etapa dereducción del Cu:Cl: !aseoso a A? B :CuD @ :>ACl?


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(íquido)líquido, como en la oxi)reducción del óxido

de cobre ormado durante el soplado del metalblanco, en la con"ersión de la mata blanca decobre

*Cu$ @ *CuF B G*Cu @ >F$?

Fólido)sólido, como en el caso de la ormación deerritas de zinc durante la tostación de laesalerita

Hn$D @ 7e$:D B Hn$.7e$:D


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Las reacciones heterogéneas ocurren

entre dierentes ases y son las m#srecuentes en metalur!ia, tanto sólido)!as, sólido)liquido y liquido)!as; comopor ejemplo

Fólido)!as, en la reducción de ma!netitaa ustita en el alto horno con el >C$?

7e:$ID @ >C$? B :7e$D @ >C$E?


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(íquido)!as, en la con"ersión de la mata de níquel o

cobre

*JiF @ >$? B *Ji @ >F$?

-dem#s de estas, existen tambi6n catalíticas,aunque en un n4mero muy restrin!ido, que tieneninter6s en metalur!ia. 0or ejemplo, la transormaciónde >F$? a >F$:?, mediante el pentóxido de "anadio

>F$? @ K>$? B >F$:?


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DEFINICION DE VELOCIDAD DEREACCION

Cuando se produce una reacción química, lasconcentraciones de cada uno de los reacti"os yproductos "a "ariando con el tiempo, hasta que seproduce el equilibrio químico, en el cual lasconcentraciones de todas las sustanciaspermanecen constantes

(a "elocidad de una reacción es la deri"ada de laconcentración de un reacti"o o producto conrespecto al tiempo tomada siempre como "alorpositi"o.


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Es decir, es el cocientede la "ariación de laconcentración de al!4nreacti"o o producto porunidad de tiempo

cuando los inter"alos detiempo tienden a


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ELEM0($ 'E NE($CO'-' 'E 8E-CCO$J

Fea la reacción

*Pr @ *AC$$A B *APr @ >C$?

Namos a estudiar como "aría laconcentración de Pr a lo lar!o

del tiempo. (a "elocidad puedeexpresarse como

0arece claro que la "elocidad deaparición de *APr ser# el dobleque la de aparición de >C$? por

lo que en este caso la "elocidadhabr# que defnirla como la

mitad de la deri"ada de *APrcon respecto al tiempo.

Tiem$o %s& 'r(" %mo#)#& Ve#* me+ia

<


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E,PRESION DE LA VELOCIDAD DE UNA REACCION -UIMICA

En la reacción est#ndar

a - @b P B c C @d '

Como la "elocidad es positi"a se!4n transcurre lareacción hacia la derecha, es decir se!4n "adesapareciendo los reacti"os, es necesario ponerun si!no 2S3 delante de las concentraciones de6stos.

[ ] [ ] [ ] [ ]= − = − = =

× × × ×d A d B d C d D

v a dt b dt c dt d dt


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E.EMPLOExpresar la velocidad de la siguiente reacción química en función de laconcentración de cada una de las especies implicadas en la reacción:

I>JA:? @ :>$? B >J? @ G>A$?

0ara completar los conocimientos termodin#micos de losprocesos químicos, la cin6tica química trata dos aspectosb#sicos

(a descripción del mecanismo +e reacci/n o conjunto depasos y estados intermedios que se producen durante lareacción, y la ormulación de una #e0 +e 1e#oci+a+ quedescriba adecuadamente y en detalle la "elocidad de lareacción.

3 2 2 2[ ] [ ] [ ] [ ]4 3 2 6

d NH d O d N d H Ov

dt dt dt dt = − = − = =× × × ×


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LEY DE ACCION DE MASA Y LEYDE VELOCIDAD

CINETICA !OMO2ENEA

En teoría todas las reacciones químicas son re"ersibles, esdecir existe la posibilidad de que los compuestos resultantesreaccionen entre ellos para dar lu!ar a los reactantesori!inales

A 3 ' 4 C 3 DC 3 D 4 A 3 '

Uodo esto depende de la uerza determinante *"ariación del

potencial químico que acompa5a a una reacción, yconstituye una medida exacta de la tendencia a que unareacción se complete. -sí, si el "alor absoluto de 6sta es muy!rande, y el si!no ne!ati"o, la reacción se completar# en elsentido directo de la misma

A 3 ' 4 C 3 D


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Fin embar!o, si el "alor es solo li!eramente ne!ati"o, la reacción puedepro!resar hasta cierto punto, pero podría re"ertirse si las condicionesfsicoquímicas del sistema son li!eramente modifcadas. En este casodiremos que la reacción es re"ersible

A 3 ' 5 C 3 D

Fi se cumplen las si!uientes condiciones

% (a "elocidad de ormación de los reactantes *-, P es i!ual que la delos productos *C, ';

Estos 4ltimos reaccionan entre si para dar lu!ar a los reactantes; y

: Vue la composición de la solución es constante; debemos decirentonces que la reacción es din#mica y constantemente reacti"a enlas dos direcciones, y por lo tanto que existe equilibrio químico

A 3 ' 6 C 3 D


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(a característica m#s importante del equilibrio químico es que

la "elocidad de reacción en las dos direcciones es i!ual,equilibr#ndose mutuamente, e"itando así cualquier "ariaciónde la composición en el sistema. (a constante de equilibriopara una reacción es proporcional a las concentraciones de lassubstancias presentes en el sistema, y se expresa como

donde los par6ntesis cuadrados expresan laconcentración química de las substancias *por ejemplo,en moles por litro que inter"ienen en el equilibrio.

[ ] [ ][ ] [ ]

K B x A

D xC =


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Fi en la reacción inter"ienen m#s de dos substancias

A 3 ' 3 C 6 D 3 E

la constante de equilibrio queda defnida como

[ ] [ ][ ] [ ] [ ]

K C x B x A

E x D=


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0or otra parte, si inter"ienendos o m#s mol6culas de una

sustancia

A 3 7 ' 6 ( C

tendremos

W en el caso !eneral

aA 3 8' 6 cC 3 +D

tendremos

[ ][ ] [ ]

K B x A

C =3

2

[ ] [ ]

[ ] [ ] K

B x A

D xC ba

d c

=


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0ara entender cómo unciona la constante de equilibrio noscentraremos ahora en dos temas importantes % el productode solubilidad, y la disociación de #cidos y bases. Elproducto de solubilidad *K sp, medido para las reacciones a

Q=C nos da una medida de 2cuanto3 de un compuestosoluble o li!eramente soluble pasa eecti"amente a aseiónica. -nalizaremos dos ejemplos concretos, la 1uorita

*Ca7 y la anhidrita *CaF$I. (a 1uorita es un mineral típicode !an!a en muchas masas flonianas, y en al!unos casos esexplotada como tal. Fe trata de un compuesto iónico muypoco soluble en a!ua. (a reacción de disolución quedaexpresada como

CaF( 6 Ca(3 3 ( F9 (a constante de equilibrio para la reacción ser#[ ] [ ]

[ ] ksp

CaF

F xCa=

−+

2

22


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de aquí en adelante expresado como K CaF2

'ebido a que Ca7 es una ase sólida tenemos que

K CaF2 X >Ca@? x >7)?

7)?

X


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Este producto de solubilidad muy baja, y de ahí

podemos extraer dos conclusiones

% Vue la 1uorita se disuel"e muy poco en soluciónacuosa.

Vue en una solución basta con un li!eroincremento en la concentración de iones Ca@ o7) para que empiece a precipitar Ca7.

'ado que los "alores del K sp

"ienen dados en tablas*no hace alta realizar los c#lculos anteriores,podemos así predecir de una manera relati"amente#cil el comportamiento en solución de undeterminado compuesto iónico.


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y el "alor de este K sp

es de %


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Aablamos en este caso de la constante de disociación del#cido o K

a. Como ya hemos "isto anteriormente, los #cidos

inor!#nicos y or!#nicos tienen en com4n el ceder iones A@ ensolución acuosa, pueden presentar una disolución simple ocompleja, y ser uertes o d6biles *baja disociación.

Ejemplos de disociaciones

% -cido ac6tico, un caso de disociación simple

CA:C$$A X CA:C$$) @ A@

K a X >CA:C$$)

? x >A@

?K a X %.R x %<

)Q


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-cido carbónico, un caso de disociación compleja, dondetendremos

a AC$: X A@ @ AC$:)

K % X >A@? x >AC$:

)?

K % X %<)G.I

b AC$:) X A@ @ C$:)

K X >A@? x >C$:

)?

K X %<)%


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ECUACI:N DE VELOCIDAD

Como se "io en los cursos de 7ísico)Vuímica, para unatransormación homo!6nea del tipo

A 3 ' C 3 D

Fe puede escribir para las "elocidades de reacción que

ν

ν

d

i

⇔

[ ] [ ]

[ ] [ ] DC K v

B A K v

ii

d d

=

=[ ][ ] [ ][ ] DC K B A K equilibriovv si id id == :

[ ] [ ][ ] [ ] equilibrioi

d K

DC

B A

K

K ==


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En !eneral, la "elocidad depende de las concentraciones de losreacti"os si!uiendo una expresión similar a la si!uiente para lareacción est#ndar

a A 3 8 ' 5 c C 3 + D y el cual podemos expresar tal como si!ue

Es importante se5alar que 2m3 y 2n3 no tienen porqu6 coincidircon los coefcientes estequeom6tricos 2a3 y 2b3, sino que se

determinan experimentalmente.

- la constante 2k 3 se le denomina constante de "elocidad oconstantes especifcas de "elocidad. *Jo conundir con K C o K

[ ] [ ]= × ×n mv k A B


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E.EMPLOS

(as reacciones

a >A? @ >O? B >AO?

b >A? @ >Pr? B >APr?

tienen ecuaciones de "elocidad dierentes c! v " k x >A? x >O?

d! v " k x >A? x >Pr?%+

Nota El "alor de 2k 3 depende de cada reacción.


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ORDEN DE REACCION

En la expresión

1 6 < A"n = '"m

se denomina orden de reacción al "alor suma de losexponentes 2n 3 m3 que tambi6n se denomina orden !lobal dela reacción Fe llama orden de reacción parcial a cada uno de losexponentes. Es decir, la reacción anterior es de orden 2n3 conrespecto a - y de orden 2m3 con respecto a P.

E>em$#o determinar los órdenes de reacción total y parcial delas reacciones anteriores

a >A? @ >O? B >AO? " X Y \ >A? \ >O?

b >A? @ >Pr? B >APr?" X Y \ >A? \ >Pr?%+


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a >A? @ >O? B >AO? v " k x >A? x >O?

8eacción de se!undo orden *% @ %'e primer orden respecto al A y de primer orden respecto

al O.

b >A? @ >Pr? B >APr? v " k x >A? x >Pr?%+

8eacción de orden :+ *% @ K'e primer orden respecto al A y de orden K respecto alPr.


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DETERMINACION DE LA ECUACION DEVELOCIDAD

Consiste en medir la "elocidad inicial manteniendo lasconcentraciones de todos los reacti"os constantes excepto lade uno y "er cómo aecta la "ariación de 6ste al "alor de la"elocidad. Fi por ejemplo, al doblar la concentración de un reacti"o la"elocidad se multiplica por cuatro, podemos deducir que elorden parcial respecto a ese reacti"o es 23.

E>em$#o

#eterminar el orden de reacción de $C%&'Cl( ) $%2*( $C%&'

*%( ) $%Cl( usando los datos de la ta+la,


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En las experiencias % y "emos que no cambia >A$? lue!o el

cambio de 2v 3 se debe al cambio de >CA:)Cl?. Como al doblar

>CA:)Cl? se duplica la "elocidad podemos deducir que el orden

de reacción respecto del CA:)Cl es 2%3. En las experiencias % y : "emos que no cambia >CA:)Cl? lue!o

el cambio de 2v 3 se debe al cambio de >A$?. Como al doblar

>A$? se cuadruplica la "elocidad podemos deducir que el

orden de reacción respecto del A$ es 23

3 2[CH -Cl] [H O]n m

v k = × ×

E?$eriencia C!79C#"

%mo#)#&

!(O" %mo#)#& 1 %mo#@#B@sB&

%


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0or tanto, la ecuación de "elocidad en este caso se expresar#

W el orden total de la reacción es 2:3.

El "alor de 2k 3 se calcula a partir de cualquier experiencia yresulta %R%,I mol-2.2s -/.

0ara determinar los órdenes de reacción, tambi6n puede usarselo!aritmos

log v = log k n = log C!79C# " 3 m = log !

(O"

-plicamos dicha expresión a cada experimento

% lo! ,R: X lo! k @ n \ lo!


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Fi restamos dos ecuaciones en las que se manten!a constanteuno de los reacti"os, podremos obtener el orden de reacciónparcial del otro. -sí, al restar *% S * eliminamos 2Y3 y >A$]

#og %(7)G& 6 n = #og %H()HH& -n#lo!amente restando *% S *: eliminamos 2k 3 y >CA

:

)Cl?

#og %(7)BB7& 6 m = #og %H()HH&

2,83 2,83log log5,67 11,35

;0,25 0,25

log log0,50 0,50

n m= = = =1 2


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E>ercicio AEn la o+tención del cido nítrico3 una de las etapas principales es la oxidacióndel óxido nítrico a dióxido de nitrógeno: 2 $*( ) $*2 ( 2$*2 (, ara esta

reacción3 se 5a determinado experimentalmente que su ecuación de velocidades: v " k $*(2 ] $*2 ( 6 que la constante de velocidad3 a 278 9C3 vale: k "

37x/8 '& mol'2.2s'/,Calcular la velocidad de oxidación del *3 a dic5a temperatura3 cuando lasconcentraciones iníciales ;mol .'/ ! de los reactivos son: a) $*( " 83/88 0 <$*2 ( " 832/8 0< !) $*( " 83288 0< $*2 ( " 83428 0,

E>ercicio 'El oxido nítrico3 *3 reacciona con 5idrógeno formando óxido nitroso3 2*:

2$*( )$%2 ( =$2*( ) $%2*(, En una serie de experimentos se 5an o+tenidos los

siguientes resultados: #eterminar la ecuación de la velocidad 6 calcular el valorde la constante de velocidad, E?$eriencia Concentraci/n inicia# %mo# L9B& Ve#oci+a+

inicia# %mo# L9

Bs9B&

NO" !("

%^


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MECANISMOS DE REACCI:N* MOLECULARIDAD

(a reacción >A? @ >O? B >AO?, cuya ecuación de "elocidad

tiene la orma " X Y >A? x >O?, es una reacción elemental *quesucede en una sola etapa y para que suceda es necesario elchoque de dos mol6culas *una de A y otra de O. Fe dice que

es una reacción 2bimolecular3.

Fe llama mo#ec#ari+a+ al n4mero de mol6culas de reacti"osque colisionan simult#neamente para ormar el complejoacti"ado en una reacción elemental. Fe trata de un n4meroentero y positi"o. -sí hablamos de reacciones unimoleculares,bimoleculares, trimoleculares, etc.

9eneralmente, en reacciones elementales, coincide con elorden de reacción. Fin embar!o, existen casos en los que nocoinciden, como las reacciones de hidrólisis en los queinter"iene una mol6cula de a!ua ya que al ser >A$?

pr#cticamente constante la "elocidad es independiente de

6sta.


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Es raro que en una reacción inter"en!an m#s de tres mol6culas, pueses muy poco probable que choquen entre sí simult#neamente con laener!ía y orientación adecuadas. 0or dicha razón, la mayoría de lasreacciones suceden en etapas. El conjunto de estas etapas se conocecomo 2mecanismo +e #a reacci/n3. (as sustancias que "anapareciendo y que no son los productos fnales se conocen como2reacci/n interme+ia3. (a "elocidad de la reacción depender# de las sustancias quereaccionen en la etapa m#s lenta.

E>em$#o +e mecanismo +e reacci/n* (a reacción si!uientesucede en dos etapas

NO(" 3 CO" 5 NO" 3 CO("

%^ etapa *lenta ( NO(" 5 NO" 3 NO7"^ etapa *r#pida NO7" 3 CO" 5 NO(" 3 CO("

(a reacción !lobal es la suma de las dos. J$: es un 2reacción

intermedia3. Como en la etapa lenta inter"ienen dos mol6culasde J$, v " k x >J$?


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y por tanto a una "ariación lineal de la concentración con eltiempo, Ual como podemos apreciar en la si!uiente !r#fca

En metalur!ia existen casos de reacciones de orden cero, comoes la oxidación del carburo de titanio y carburo de tun!steno, laoxidación del sodio y potasio y ciertas reacciones entre metalesentre IRQ ) Q:< _C, como el 7e ) Hn y Ui S -l.

JTiCK 3 (O(" 5 JTiO(K 3 CO("

C

t

k r


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Vue sea de orden cero con respecto a - y orden % con respectoa P, se tiene que

(a inte!ración de esta ecuación conduce a una expresiónlo!arítmica, considerando las si!uientes condiciones de borde t

X < >P?X >P_? y para tXt >P?X >P?

0or lo tanto tenemos

ó

[ ] [ ] Bdt Bd k r =−

∫ ∫ −= t

r

B

Bdt

B

dBk 0º

t k B r B

B

−=lnº

t B

Bk r −=º

ln t B

Bk r =

ºln


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de la 4ltima expresión podemos despejar el tiempo

o tambi6n

Fi !rafcamos "s el tiempo tenemos que

B Bt

k r ºln1=

)exp(º t B B k r −=

B

Bºln

t

k r

B

Bºln


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8eacciones de primer orden en metalur!ia son numerosas, porejemplo en la tostación de suluros de cobre a óxidos ósulatos

JCSK 3 O(" 5 JCOK 3 SO("

JCSK 3 (O(" 5 JCSOK

(a transerencia de azure desde el metal a la escoria en larefnación del acero en hornos de solera abierta

%S&m 5 %S&e

[ ] [ ] [ ]Ok O

r dt

CuS d

dt

d

2

2 =−=−

[ ] [ ] [ ]Ok O

r dt

CuS d

dt

d 2

2

2

1=−=−

( ) ( )( )S k

S S er

me

dt

d

dt

d =−=


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Reacciones +e segn+o or+en

0ueden darse dos casos, dependiendo de que la ecuación de"elocidad sea unción de la concentración de un solo reacti"o ode dos. El primer caso corresponde a una reacción elementaldel tipo

( A 5 Cque podr# describirse mediante la ecuación de "elocidad dese!undo orden si!uiente

(a inte!ración de esta ley de "elocidad conduce a

[ ] [ ] Ak r dt Ad 2

−=

[ ] [ ] At

A k r

0

11+=


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y por tanto, la representación de %+>-? rente al tiempo da lu!ara una recta de pendiente k r y ordenada en el ori!en %+>-?o. (a

concentración de - experimenta una "ariación hiperbólica con

el tiempo

El tiempo de "ida media para este tipo de reacciones tiene la

expresión

El otro tipo de reacción de se!undo orden "iene representadopor el proceso elemental

" # $ %

que est# !obernado por la ecuación de "elocidad

[ ] [ ]

[ ]( )t k A A

Ar 0

0

1+=

[ ]( )k At

0

5.01=

[ ][ ] [ ] B A

dt

Ad k r −=


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si llamamos ? a la concentración de A que ha reaccionado en eltiempo t, la ley de "elocidad inte!rada ser#

`n caso particular importante se encuentra cuando la

concentración de uno de los reacti"os es muy !rande encomparación a la concentración del otro. En tal caso, laconcentración del reacti"o en exceso puede considerarseconstante con el tiempo, por lo que la ley de "elocidadquedar#

es decir, la ecuación de "elocidad se transorma en unaecuación de seudo primer orden.

( )( )( )

−

−=

− x x

t B A A B

B Ak r 0000

0

ln

0

1

[ ] Ak v ´=


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Energa +e Acti1aci/n

El n4mero de mol6culas de productos es proporcional aln4mero de choques entre las mol6culas de los reacti"os. 'e6stos, no todos son eecti"os, bien porque no tienen la ener!íanecesaria para constituir el 2complejo acti"ado3, *asociacióntransitoria de mol6culas muy inestable, porque su ener!ía es

mayor a la de reacti"os y productos por separado, pero por elcual debe transcurrir necesariamente la reacción, o bienporque no tienen la orientación adecuada.

Choeeca

Choe noeca

A

AA

O

Reacti1os

AO AO

A

O

Com$#e >oacti1a+o

Pro+ctos

*rientación en el c5oque


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FACTORES DE LOS -UE DEPENDE LA VELOCIDAD DE UNAREACCI:N -UQMICA

•Jaturaleza de las sustancias.•Estado ísico.•Fuperfcie de contacto o !rado de pul"erización *en el

caso de sólidos•Concentración de los reacti"os.• Uemperatura.•0resencia de catalizadores.

Esta+o sico +e #os reacti1os

Cuando los reacti"os se encuentran en estado !aseoso o en

disolución las reacciones son m#s r#pidas que si se encuentranen estado líquido o sólido. En las reacciones hetero!6neas la "elocidad depender# de lasuperfcie de contacto entre ambas ases, siendo mayor cuanto

mayor es el !rado de pul"erización.

Concentraci/n +e #os reacti1os


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En la ecuación de "elocidad ya obser"amos lain1uencia que tenían los reacti"os o al menos al!uno

de ellos en la "elocidad de la reacción. En !eneral, al aumentar la concentración de 6stos seproduce con mayor acilidad el choque entre

mol6culas y aumenta la "elocidad.

Tem$eratra

%Ecaci/n +eArrhenis&

(a constante de

"elocidad, y por tanto la"elocidad de unareacción, aumenta siaumenta latemperatura, porque la

racción de mol6culasque sobrepasan laener!ía de acti"ación esmayor. -sí, a @ 2 hay un

mayor porcentaje de

7 r a c c i ó n

d e

m o l 6 c u

l a s

Ener!ía

@ /

@ 2

E A


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(a "ariación de la constante de la "elocidad con la temperatura"iene reco!ida en la ecuación de -rrhenius

E A" ener!ía de acti"ación

k r X constante de "elocidad

k


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E>em$#o

Cu#l es el "alor de la ener!ía de acti"ación para una reacciónsi la constante de "elocidad se duplica cuando la temperaturaaumenta de %Q a Q _C

Fabemos que k 2 *TR Z X \ k / *RR Z

*% ln k / X ln - S Ea+8@ /

* ln k / X ln - S Ea+8@ 2

Fustituyendo 8 X R,:% Bmol-/

K , @ / X RR K y @ 2 X TR K yrestando %(& S %B& 'espejando E- se obtiene

4 14,95 10 AE J mol

−= × ×


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Cata#ia+ores

Onter"ienen en al!una etapa

de la reacción pero no semodifcan, pues serecuperan al fnal y noaparecen en la ecuación!lobal ajustada.

Modifcan el mecanismo ypor tanto la E- de la

reacción.

Fin embar!o, no modifcanlas constantes de losequilibrios.0ueden ser Positi1os hacen que 2v 3 aumente, pues consi!uen que E A disminuya.Negati1os hacen que 2v 3 disminuya, pues consi!uen que

E A aumente.

E A sin

cataliador

E n e

r g M a

Coor+ena+a +ereacci/n

reacti1os$ro+ctos

∆A

E A con

cataliador

erDl de la reacción con 6 sin

cataliador


61/63


62/63

E>ercicio +e Se#ecti1i+a+

Ueniendo en cuenta la !r#fca adjunta

a Ondique si la reacción es exot6rmica o endot6rmicab 8epresente el "alor de ∆A de reacciónc 8epresente la cur"a de reacción al a5adir un catalizador

positi"o.

d Vu6 eectos produce el hecho de a5adir un catalizadorpositi"o

coor+ena+a +ereacci/n

E n e r g

M a

reacti1os

$ro+ctos


63/63

a Es exot6rmica ya que E productos Ereactivosb Ner !r#fca.

c Ner !r#fca.d 'isminuye la E A y por tanto existe una mayor cantidad

de reacti"os con ener!ía sufciente para reaccionar; portanto aumentar# la "elocidad.

Coor+ena+a +e reacci/n

E n e r

g M a reacti1os

$ro+ctos

∆A

E-

Capitulo 3 -----Cap II Transferencia de Masa i

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