EVALUACIN DE PARAMETROS EN DISEO DE REACTORES

Objetivo:

Identificar y evaluar los diferentes mtodos para determinar la constante de velocidad y la energa de activacin que se lleva a cabo en una reaccin. Adems de conocer el efecto de las diferentes variables en la misma; como lo son temperatura, concentracin, PH, agitacin, etc.

Temas de investigacin:

a) DETERMINACIN DEL OREN DE REACCIN:

La ley de la velocidad expresa la relacin de la velocidad de una reaccin con la constante y la concentracin de los reactivos, elevados a alguna potencia.

Es decir: aA + bB cC + dD

Velocidad= k [A]x [B]y

Los elementos de reaccin x y y especifican especifican las reacciones entre las concentraciones de los reactivos A y B y la velocidad de reaccin. Al sumarlos, se obtiene el orden de reaccin global que se define como la suma de los exponentes alas que se elevan todas las concentraciones de los reactivos que aparecen en la ley de velocidad. Para la ecuacion anterior de velocidad el orden de reaccin global es x+y. de tal manera se puede decir que la reaccin es de orden x0 en A, de orden y0 en B y de orden (x+y)0 global.

b) DETERMINACIN DE LA CONSTANTE DE VALOCIDAD.

Apartir e las concentraciones de los reactivos y de la velocidad inicial, tambien es posible calcula la constante de velocidad, utilizando datos experimentales de velocidad.

La ecuacin para calcular es:

K=

El orden de los reactivos permite comprender la dependencia de la reaccin con las concentraciones de los reactivos.

c) DETERMINACION DE LA ENERGA DE ACTIVACIN.

Puede verse que la constante de velocidad de cualquier reaccin depende de los factores: (a) la frecuencia de colisiones entre las molculas de los reactivos; (b) el valor de la energa de activacin. La ecuacin de Arrhenius expresada de la siguiente manera:

K= A

Donde E es la energa de activacin y A es el factor de frecuencia, muestra las dependencias indicadas en (a) y (b). el factor de frecuencia tiene las mismas dimensiones que la constante de velocidad y est relacionado con las frecuencias de las colisiones entre las molculas de reactivos.

La forma logartmica de la ecuacin de Arrhenius viene dada por

lnk = lnA -

Log10k = log10A -

Se puede ver que la energa de activacin puede determinarse si se mide la constante de velocidad a diferentes temperaturas.

d) EFECTO DE LA TEMPERATURA.

El efecto de la temperatura sobre la constante de velocidad de una reaccin se representa adecuadamente por la ecuacin de Arrhenius:

K= A

Siendo T la temperatura absoluta. Con muy pocas excepciones, la velocidad de las reacciones aumenta al incrementar la temperatura.

e) EFECTO DE LA CONCENTRACIN.

Como ya se ha visto el efecto de la concentracin viene dado dentro de la ecuacin de velocidad

la cual depende de la constante de velocidad y las concentraciones de los reactivos.

Velocidad= k [A]x [B]y

O bien se puede representar con el cambio de concentracin respecto al tiempo.

Dada la reaccin A B

Velocidad= velocidad=

Por lo tanto, se sabe por definicin que para determinar la velocidad de una reaccin se mide la concentracin del reactivo (o del producto) como una funcin del tiempo. Para reacciones por disolucin, la concentracin de algunas especies se puede medir por mtodos espectroscpicos. Si participan iones el cambio de la concentracin tambin se detectan por mediciones de conductividad elctrica. Las reacciones con gases se siguen a travs de medidas de presin. Aqu se consideran las reacciones especficas para las cuales se utilizan diferentes mtodos para medir la velocidad de reaccin.

Ej. Dada la reaccin: A B

f) EFECTO DEL PH.

El PH afecta en la forma de cmo se llevara a cabo la reaccin dentro del reactor en el cual cada reactivo alimentado debe de tener un PH determinado para que se pueda obtener la reaccin deseada.

g) EFECTO DE LA AGITACIN.

La agitacin en un reactor tiene como efecto hacer una mezcla ms uniforme donde la concentracin y la temperatura de la mezcla reaccionante son uniformes en todas las secciones del reactor.

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