Tipos de reacciones según las fases de los reaccionantes.docx

7/25/2019 Tipos de reacciones segn las fases de los reaccionantes.docx

1/15

REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL RAFAEL MARA BARALT

ESCUELA DE INGENIERIA

CTEDRA: TRANSFERENCIA DE CALOR

PROFESORA: ANDREINA CHURIO

VI SEMESTRE

ANLISIS Y DISEO DE EQUIPOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR

USADOS EN LA INDUSTRIA DEL GAS NATURAL

INTEGRANTES:

ATENCIO, RENE

VILLAREAL, ELEAZAR

LA CAADA DE URDANETA, FEBRERO DE 2!"


2/15

ESQUEMA

!# TIPOS DE REACCIONES SEGN LAS FASES DE LOS REACCIONANTES

!#!#$ %&'(()*+ -.-/0+&'

!#2#$ %&'(()*+ &1&%-/0+&'

2# VELOCIDAD DE REACCIN

3# ORDEN DE REACCIN

4# CONSTANTE CIN5TICA

6# MOLECULARIDAD

"# SELECTIVIDAD

7# CONVERSIN

8# CIN5TICA DE REACCIN Y REACTORES

8#!# L' (-+(&+1%'()*+ 9& %&'(1)-;

8#2# L' 1&.' %&'(()*+

8#3# L' %&' ;=)@'9-%&;

# DEPENDENCIA DE LAS VELOCIDADES DE REACCIN CON LATEMPERATURA

!# DEPENDENCIA DE LAS VELOCIDADES DE REACCIN CON LACONCENTRACIN

!!# FINALIDADES DE LOS ESTUDIOS DE LA CIN5TICA DE LASREACCIONES QUMICAS

!2# DEDUCCIN DEL MECANISMO DE REACCIN

!# TIPOS DE REACCIONES SEGN LAS FASES DE LOS REACCIONANTES

!#!#$ %&'(()*+ -.-/0+&': una reaccin homognea ocurre cuando los reactives yproductos estn en una sola fase y se desarrolla en forma homognea en todas las

partes de la fase.


3/15

!#2#$ %&'(()*+ &1&%-/0+&': Una reaccin heterognea ocurre cuando las sustanciasestn en fases diferentes y se desarrolla slo en la interface, es decir, la zona de

contacto entre las sustancias reaccionantes.

2# VELOCIDAD DE REACCIN

La velocidad de reaccin designa a la cantidad de sustancia que se convierte en una

reaccin dada, por unidad de volumen y de tiempo.

El estudio de la rapidez de una reaccin y de los factores que la afectan pertenece a

un rea de la qumica llamada cintica qumica. La rapidez de una reaccin qumica

se refiere a la cantidad de sustancias reaccionantes que se consumen o de productos

que se forman en un tiempo determinado. La rapidez de una reaccin se puede

entender con la teora de las colisiones, que trata de eplicar cmo reaccionan lassustancias para formar un producto. Esta teora considera que las partculas de las

sustancias reaccionantes tienen que chocar en forma efectiva para poder reaccionar.

Una colisin efectiva ocurre cuando las partculas tienen la de!ida orientacin y

chocan con suficiente energa" involucra un proceso energtico y un arreglo definido

de las partculas reaccionantes entre s.

3# ORDEN DE REACCIN

El orden de reaccin est definido como la suma de los eponentes de las

concentraciones en la ley de la rapidez de la reaccin. Este es tam!in llamado

orden total de reaccin, pues el orden depende del reactivo que se analice. El orden

de la reacciones se determina eperimentalmente, y est representado por la letra +#

#on !ase en los valores ms comunes de n, se clasifican las reacciones qumicas, de

la manera siguiente$


4/15

4# CONSTANTE CIN5TICA

%epresenta la proporcionalidad entre la velocidad de reaccin y las varia!les que la

afectan, fundamentalmente la concentracin.

6# MOLECULARIDAD

La molecularidad de una reaccin es el n&mero de molculas que reaccionan en una

etapa elemental. 'e esta manera, podemos tener$

R&'(()-+&; =+).->&(=>'%&;$ en las que slo participa una molcula. Un e(emplo es

la conversin del ciclopropano en propeno$ una molcula de ciclopropano se

convierte directamente en propeno, sin necesidad de otro reactivo.

R&'(()-+&; ?).->&(=>'%&;: participan dos molculas. #onstituyen el mayor

e(emplo de reacciones. )odas las analizadas para los idos nitroso *+- y ntrico

*+- en el tema anterior, constituyen e(emplos de reacciones !imoleculares.

R&'(()-+&; 1%).->&(=>'%&; o termoleculares: participan tres molculas. /on

menos pro!a!les, dado que requiere que colisionen tres molculas al mismo tiempo.

La formacin de ozono *0- a partir de ogeno *- es un e(emplo de una reaccin

termolecular.


5/15

0 *g- 1 0*g-

"# SELECTIVIDAD

Es la relacin entre la cantidad de producto o!tenido y la cantidad de reactivoconsumido en el reactor en moles afectando dicha relacin por su factor

estequiomtrico.

7# CONVERSIN

/e define como la relacin entre la cantidad de reactivo consumido y la cantidad de

reactivo alimentado en moles.

8# CIN5TICA DE REACCIN Y REACTORES

8#!# L' (-+(&+1%'()*+ 9& %&'(1)-;:

2or lo general, a medida que la concentracin de un reactivo aumenta, tam!in

aumenta la rapidez de una reaccin qumica. La relacin entre la velocidad de

reaccin y la concentracin puede descri!irse matemticamente a travs de las

denominadas leyes de velocidad.

8#2# L' 1&.' %&'(()*+:

La velocidad de una reaccin qumica aumenta al elevarse la temperatura del

proceso. En la vida diaria los alimentos suelen estar refrigerados *forzando una


6/15

disminucin de la temperatura- para que los mismos no se descompongan tan

rpido como les sucedera a temperatura am!iente.

La temperatura es el factor ms influyente en la velocidad de reaccin. Las

constantes asociadas a las leyes de velocidad son dependientes de la temperatura

del proceso.

8#3# L' %&' ;=)@'9-%&;:

Las reacciones en las que participan sustancias en fase slida suelen avanzar

ms rpidamente conforme aumenta el rea superficial del slido. Es decir, una

sustancia a3adida en trozos e(erce menor efecto en la velocidad que si se a3ade

la misma cantidad de sustancia en polvo fino. Es por esta razn que muchos

catalizadores son agregados en polvos en vez de trozos. 'e manera equivalente,

una medicina en forma de ta!leta se disuelve en el estmago y entra al torrente

sanguneo ms lentamente que la misma medicina en forma de polvo o lquido.

# DEPENDENCIA DE LAS VELOCIDADES DE REACCIN CON LATEMPERATURA


7/15

La velocidad de la mayora de reacciones qumicas aumenta conforme se eleva la

temperatura. Esta o!servacin eperimental de!e traducirse de alguna forma en las

leyes diferenciales de velocidad. 4hora !ien, puesto que las concentraciones de los

componentes de la reaccin no se ven muy afectadas por el aumento de la

temperatura, ha!r de ser la constante de velocidad la que de!e variar cuando vara

la temperatura del proceso.

#onsidrese, por e(emplo, la reaccin de isomerizacin o de transformacin del

metil5isonitrilo, #60+#, en acetonitrilo, #60#+, la cual es un proceso de primer

orden. El acetonitrilo y el metil5isonitrilo son ismeros, es decir, molculas que

tienen los mismos tomos dispuestos de manera diferente. La ley diferencial de

velocidad para esta reaccin tiene la forma$

La variacin de la constante de velocidad de esta reaccin, en funcin de la

temperatura, se ilustra en la figura 7. La constante de velocidad, y por ende la

velocidad de reaccin, aumenta rpidamente con la temperatura, duplicndose

aproimadamente por cada 789# de aumento en esta &ltima.


8/15

F)/=%' !: V'%)'()*+ 9& >' (-+;1'+1& 9& &>-()9'9 &+ =+()*+ 9& >' 1&.-()9'9 9& %&'(()*+ +&1' &>-()9'9 9)%&(1' $ &>-()9'9 )+&%;'#

En el equili!rio la velocidad de reaccin neta es nula, lo que significa que las

velocidades directa e inversa son iguales. #uando la reaccin est le(os de alcanzarel estado de equili!rio, domina la velocidad directa o inversa. #onsidrese que se

re&nen inicialmente los reactivos, y que se est le(os del equili!rio. /e tiene, por

e(emplo, una reaccin qumica hipottica *:.7-, donde dos reactivos 4 y ; secom!inan en proporciones estequiomtricas para formar los productos #, ' y E.


9/15

La concentracin de cada una de las sustancias, en determinado instante de tiempo,

se denota con corchetes


10/15

que n es el orden de la reaccin con respecto a ;. El orden total de la reaccin es la

suma de los eponentes, m > n.

El orden de reaccin con respecto a cada reactivo necesariamente de!e ser hallado

de forma eperimental, y no se puede predecir ni deducir a partir de la ecuacin

qumica. 2or e(emplo, en la reaccin 6 > ;r 1 6;r , se ha podido determinarque la ley diferencial de velocidad es$

Es decir, de primer orden con respecto al hidrgeno, de orden un medio conrespecto al !romo y de orden tres medios en total.

La constante de velocidad ? que se incluye en la ley diferencial se denominaconstante de velocidad de la reaccin. /u valor depende de la reaccin propiamente

dicha, de la temperatura y de la presencia de un catalizador *si lo hu!iere-. @ientras

mayor sea el valor de esta constante, ms rpido tendr lugar la reaccin. /usunidades dependen del orden de la reaccin, es decir, de los eponentes m y n, en el

caso de la ecuacin *:.0-.

Los valores de la constante de velocidad as como del orden de reaccin sueleno!tenerse mediante eperimentacin, a partir del conocimiento de las

concentraciones iniciales de los reactivos y de las concentraciones de los mismos en

los primeros instantes de la reaccin. Una vez determinado el valor de ? a unatemperatura dada, este valor queda fi(ado. /i cam!ia la temperatura, el valor de ?

puede cam!iar.

4 travs de las leyes diferenciales de velocidad, mediante integracin, se puede

conocer la dependencia de las concentraciones con respecto al tiempo.

!!# FINALIDADES DE LOS ESTUDIOS DE LA CIN5TICA DE LASREACCIONES QUMICAS

El ms o!vio deseo de la investigacin de la cintica qumica, evidentemente, es

sencillamente o!tener valores de carcter prctico. @ediante paciente y !ien

planteada eperimentacin podemos deducir empricamente los efectos de diversasvaria!les significativas *e(emplo$ concentraciones de los reactivos, de los productos

de reaccin, y catalizadores, temperatura, fuerza inica, naturaleza del disolvente,

presin, desarrollo superficial, velocidad de flu(o, etc.- de la velocidad de unareaccin dada. Estos valores se pueden utilizar en la su!siguiente prediccin del

con(unto de condiciones ms eficiente en que pueda desarrollarse la reaccin, tanto

si se trata de una preparacin de la!oratorio como de una operacin a escala


11/15

industrial. Este aspecto de la cintica qumica es de la mima significacin para el

ingeniero qumico y constituye el fundamento del dise3o de un reactor especfico.La segunda y ms fundamental finalidad del estudio de la velocidad de reaccin es

desarrollar las !ases tericas en las que pueden fundarse las interpretaciones de los

valores y las razona!les predicciones a priori. En esto, quedamos limitados

principalmente a conceptos de reaccin a nivel molecular, y por consiguiente, elprimer pro!lema es deducir el mecanismo de reaccin. Una vez hemos identificado

la serie de procesos elementales y hemos determinado sus velocidades relativas, es

posi!le desarrollar teoras acerca de las velocidades de estos procesos individuales y(ustificar la forma de la ley de velocidad o!servada.

!2# DEDUCCIN DEL MECANISMO DE REACCIN

'e!emos se3alar previamente que la determinacin del mecanismo de reaccin es

fundamental para todo estudio cintico posterior de un proceso qumico. 2orconsiguiente, resultar de utilidad revisar !revemente, en este momento, los

diversos mtodos de enfoque del pro!lema. 'e esta manera conseguiremos un

resumen de los modernos mtodos de interpretacin para el estudio de los valoresde velocidad de reaccin, diversos aspectos de los cuales sern ampliados en otros

captulos.

El procedimiento consta de tres etapas principales$

!# L' 9&1&%.)+'()*+ 9& >' >& &.-()9'9 9& >' %&'(()*+# Estaoperacin requiere diversos ensayos eperimentales con variadas condiciones de

concentracin de reactivo, especialmente si la ley de la velocidad es comple(a. /e

pueden conseguir simplificaciones, frecuentemente, estudiando slo la velocidad

inicial, evitando as las complicaciones de!idas al agotamiento de los reactivos yAo ala formacin de productos. 2or e(emplo, la formacin de ioduro de hidrgeno a

partir de una mezcla de hidrgenoAiodo en el intervalo de temperatura de 0885B88

9# inicialmente o!edece a la sencilla ley de velocidad de segundo orden.

/in em!argo, a medida que se realiza la reaccin, se esta!lece el equili!rio y la

sencilla epresin de la velocidad de tiempo cero de!e ser reemplazada por$

2# E> '9- 9& =+ .&('+);.- 9& '(=&%9- (-+ >' >& 9& &>-()9'9#En estecaso, una !uena regla inicial es admitir que el mecanismo ms sencillo posi!le es el

correcto hasta que se demuestre lo contrario.


12/15

3# L' (-. 9&> .&('+);.-# Este aspecto de la cinticaqumica constituye la piedra de toque de la ha!ilidad y de la paciencia del

investigador. Empezamos realizando los ensayos ms sencillos y ms o!vios,

procediendo de una manera sistemtica a aumentar progresivamente la

complicacin. Una serie tpica de dichos ensayos puede comprender algunos de lossiguientes$

a. Estudio cuantitativo de la estequiometria de la reaccin. 'icho estudioincluye la deteccin de reacciones secundarias o laterales y proporciona

evidencia eperimental acerca de la eistencia de compuestos intermedios

de vida corta. 2or e(emplo, un eamen superficial de los productos de ladescomposicin trmica del acetaldehdo cerca de los B88 9# puede

inducirnos a creer que la reaccin es !astante sencilla.

/in em!argo, la ley de la velocidad es aproimadamente de la forma$

!. La deteccin directa de intermedios activos puede realizarse por diversosmtodos, demasiado numerosos para discutirlos con detalle en este teto.Estas especies con frecuencia son radicales li!res del tipo mencionado en el

prrafo anterior o radicales inicos de la correspondiente elevada

reactividad. La deteccin se realiza ms fcilmente por espectroscopia dea!sorcin, como en la poderosa tcnica de C fotolisis relmpago D o por

espectrometra de masas del contenido del mismo sistema en reaccin.

c. El empleo de datos estereoqumicas es de un valor inestima!le en la

interpretacin mecnica de reacciones tanto inorgnicas como orgnicas. Un

e(emplo tpico es demostrar que el ion comple(o octadrico quelato,

pticamente activo, #oen#80>

*en 6+#6#6+6- puede ser transformado totalmente en el diacuo derivado #oen*68-

>0por accin del

agua, conservando su configuracin inicial. El mecanismo de esta reaccin

claramente no presupone ninguna especie de intermedio simtrico o deracemizacin como as se ha o!servado.

d. )cnicas isotpicas. 4ctualmente constituyen uno de los ms eficientes

dispositivos para las investigaciones cinticas. Los istopos puedenutilizarse de diversas maneras, la ms directa de las cuales es el mtodo de


13/15

los trazadores, en el cual el istopo se utiliza sencillamente como marca para

poner de manifiesto la trayectoria de un tomo o grupo especfico en eltranscurso de la reaccin. El e(emplo clsico de este mtodo es el empleo de

agua marcada con ogeno 7F como disolvente en el estudio de la hidrlisis

del acetato de etilo. Los resultados demuestran que la reaccin transcurre

como se indica a continuacin$

Es decir, que se rompe el enlace acilo5ogeno y no el enlace etilo5ogeno.

tra aplicacin es el estudio de los efectos isotpicos, por e(emplo, cuando

o!servamos el efecto de la sustitucin del 68 por '8 puro so!re lavelocidad de las reacciones catalizadas por ion hidrgeno, o cuando

comparamos la cintica de la descar!oilacin de cidos del tipo %# l06

con %#76. )anto utilizando el efecto isotpico disolvente como el efectoisotpico cintico, el hecho significativo es la diferencia en la velocidad de

reaccin entre los dos sistemas isotpicamente no equivalentes. El etenso

fundamento terico de estos casos permite esta!lecer conclusionesmecnicas valiosas.

e. Una tcnica de particular aplicacin a reacciones orgnicas es el estudio

sistemtico de los efectos sustituyentes. En esta tcnica se eamina una claseespecfica de reaccin a travs de una serie de compuestos que tan slo se

diferencian en la naturaleza de los sustituyentes situados adyacentes al punto

de reaccin de la molcula. )pico de este caso es el estudio de lasdiferencias de velocidad en las reacciones$

'onde % 6, #60, #6B, #G6B, #G6B#6, #60#, etc. Los resultados

de una investigacin de esta clase, acoplada con el conocimiento terico y

eperimental de la estructura molecular de las especies que intervienen,

proporcionan estima!les conceptos interpretativos, generalmenteidentificados como relaciones estructura5 reactividad.

f. Un tipo de comparacin sistemtica de contraste de valores en la evaluacinde mecanismos a!arca el empleo de efectos del medio. En este caso

operamos en el mismo sistema en reaccin con una serie de disolventes

puros o mezclas de disolventes de dos componentes. /imultneamente, sepuede ensayar el efecto de cantidades varia!les de electrlito CinerteD

adicionado so!re la cintica de la reaccin de inters. En estos estudios


14/15

intervienen, por otro lado, los efectos de propiedades como viscosidad,

constante dielctrica, fuerza inica, so!re la velocidad de la reaccin. )odosestos efectos son parcialmente responsa!les del estudio terico y de la

interpretacin mecnica. E(emplos tpicos vienen proporcionados por los

estudios de los efectos de fuerza inica en reacciones inicas sencillas, como

la oidacin del ion ioduro por el ion persulfato.

g. Hinalmente, de!e mencionarse el eamen del efecto de presiones elevadas

so!re la velocidad de reacciones qumicas en sistemas condensados, comotcnica mecnica prometedora, a&n no totalmente eplotada. Las presiones

elevadas suponen el empleo de aparatos muy especializados y tcnicas de

medicin dificultosas, pero en ciertos casos es inestima!le de!ida a lainformacin directamente o!tenida acerca de la naturaleza de los

intermediarios de la reaccin. 'ichos estudios han resultado fructferos, por

e(emplo, en la investigacin de la hidrlisis alcalina en disolucin acuosa de

diversos steres alifticos.

BIBLIOGRAFA

http$AAIII.Ii?ite?a.comAapuntesAlas5reacciones5quimicas57A
http://www.wikiteka.com/apuntes/las-reacciones-quimicas-1/http://www.wikiteka.com/apuntes/las-reacciones-quimicas-1/


15/15

http$AAIII.definiciona!c.comAcienciaAvelocidad5de5reaccion.php

http$AAapuntescientificos.orgAordenes5de5reaccion5i!q.html

https$AAes.Ii?ipedia.orgAIi?iA#inJ#0J4KticaquJ#0J4'micaMrdendereacci.#0.;0n

http$AAcorinto.pucp.edu.peAquimicageneralAcontenidoA05mecanismos5de5reaccion5y5

molecularidad.html

http$AAes.scri!d.comAdocAF7FBBBNNA#onversion5/electividad5y5%endimientoMscri!d

http$AAIe!delprofesor.ula.veAingenieriaAclaudiagA'ocuO2PAO2PJ8#inetica

J8quimica.pdf

Qordon @. 6arris. Cinetica Qumica. +eI Ror?$ %evert, 7K:0
http://www.definicionabc.com/ciencia/velocidad-de-reaccion.phphttp://apuntescientificos.org/ordenes-de-reaccion-ibq2.htmlhttps://es.wikipedia.org/wiki/Cin%C3%A9tica_qu%C3%ADmica#Orden_de_reacci.C3.B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Cin%C3%A9tica_qu%C3%ADmica#Orden_de_reacci.C3.B3nhttp://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/23-mecanismos-de-reaccion-y-molecularidad.htmlhttp://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/23-mecanismos-de-reaccion-y-molecularidad.htmlhttp://es.scribd.com/doc/81855544/Conversion-Selectividad-y-Rendimiento#scribdhttp://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/claudiag/DocuIPQ/IPQ%20Cinetica%20quimica.pdfhttp://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/claudiag/DocuIPQ/IPQ%20Cinetica%20quimica.pdfhttp://www.definicionabc.com/ciencia/velocidad-de-reaccion.phphttp://apuntescientificos.org/ordenes-de-reaccion-ibq2.htmlhttps://es.wikipedia.org/wiki/Cin%C3%A9tica_qu%C3%ADmica#Orden_de_reacci.C3.B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Cin%C3%A9tica_qu%C3%ADmica#Orden_de_reacci.C3.B3nhttp://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/23-mecanismos-de-reaccion-y-molecularidad.htmlhttp://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/23-mecanismos-de-reaccion-y-molecularidad.htmlhttp://es.scribd.com/doc/81855544/Conversion-Selectividad-y-Rendimiento#scribdhttp://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/claudiag/DocuIPQ/IPQ%20Cinetica%20quimica.pdfhttp://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/claudiag/DocuIPQ/IPQ%20Cinetica%20quimica.pdf

Tipos de reacciones según las fases de los reaccionantes.docx

Documents

Transcript of Tipos de reacciones según las fases de los reaccionantes.docx