Apuntes_estequiometria_2014081444

Introducción

Reacciones químicas y estequiometría

Reacciones independientes

Velocidades de reacción y producción

Notas

Capítulo 1. Estequiometría de las Reacciones
Diseño de Reactores II
Ing. Sergio Carballo, M.Sc.
Departamento de Química
Facultad de Ciencias y Tecnología
Universidad Mayor de San Simón

Sergio Carballo

Introducción

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Reacciones químicas y estequiometría

Reaccionesindependientes

Velocidades de reacción y producción

Notas

Referencias

Este capítulo se basa en el Capítulo 2, «The Stoichiometry of
Reactions», del libro de Rawlings y Ekerdt:
James B. Rawlings and John G. Ekerdt. Chemical Reactor
Analysis and Design Fundamentals. Nob Hill Publishing, 2002.
Su presentación sigue la estructura de las notas de clase («Laptop
Lectures») del capítulo citado.Sergio Carballo

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Reacciones químicas y estequiometría

Reacciones independientes

Velocidades de reacción y producción

Notas

Contenido

1 Introducción

2 Reacciones químicas y estequiometría

3 Reacciones independientes

4 Velocidades de reacción y producción

Sergio Carballo

Introducción

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Reacciones químicas y estequiometría

Reacciones independientes

Velocidades dereacción y producción

Notas

Introducción

Estequiometría: la determinación de proporciones en las que
elementos químicos se combinan o son producidos, y la relación
de pesos en cualquier reacción química.
En notación matemática, un sistema o conjunto de reacciones
químicas se representa por una matriz estequiométrica, ν.
La rapidez de cada reacción química está descrita por una
velocidad dereacción, ri , i = 1, . . . , nr .
A cada especie reactiva en el sistema se le asocia una velocidad de
producción, Rj , j = 1, . . . , ns .

Sergio Carballo

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Reacciones independientes

Velocidades de reacción y producción

Notas

Reacciones químicas y estequiometría

Ejemplos de sistemas de reacciones químicas:
Óxido nítrico, formación de «smog»en la atmósfera: una reacción
entre tres especies.
Desplazamiento agua-gas: tres reacciones entre seis especies.
Depositación química de vapor de silicio: 20 reacciones entre
14 especies.

Sergio Carballo

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Velocidades de reacción y producción

Notas

Óxido nítrico

Reacción del óxido nítrico:
B
GG 2 NO2
2 NO +O2 F
Una reacción química y tres especies químicas diferentes: NO , O2
y NO2 .

Sergio Carballo

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Reacciones independientes

Velocidades de reacción y producción

Notas

Desplazamiento agua-gas

Reacciones de desplazamiento agua-gas:
B
GG CO2 + H2
H2 O + CO F
B
GG H2 + OH
H2 O + H F
B
GG CO2 + H
OH + CO F
Tres reacciones químicas y seisespecies químicas diferentes: H , H2 ,
OH , H2 O, CO , y CO2 .
Hacemos que Aj represente la especie j-ésima: A1 = H , A2 = H2 ,
A3 = OH, A4 = H2 O, A5 = CO , y A6 = CO2 .

Sergio Carballo

Introducción

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Reacciones químicas y estequiometría

Reacciones independientes

Velocidades de reacción y producción

Notas

Vector de especies y convención de signos
Reacciones de desplazamiento agua-gas:
BGG CO2 + H2
H2 O + CO F
B
GG H2 + OH
H2 O + H F
B
GG CO2 + H
OH + CO F
A1 = H, A2 = H2 , A3 = OH , A4 = H2 O , A5 = CO , y A6 = CO2 .
B
GG A6 + A2
A4 + A5 F
B
GG A2 + A3
A4 + A1 F
B
GG A6 + A1
A3 + A5 F

Sergio Carballo

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Reacciones independientes

Velocidades de reacción y producción

Notas

Vector de especies y convención de signosReacciones de desplazamiento agua-gas:
B
GG A6 + A2
A4 + A5 F
B
GG A2 + A3
A4 + A1 F
B
GG A6 + A1
A3 + A5 F
−A4 − A5 + A6 + A2 = 0
−A4 − A1 + A2 + A3 = 0
−A3 − A5 + A6 + A1 = 0
Productos tienen coeficientes positivos y reactantes, negativos.

Sergio Carballo

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Reacciones independientes

Velocidades de reacción y producción

Notas

Matriz...