Cinética Quimica

INFORME UNIDAD DE INVESTIGACIÓN QU-867

IMPLEMENTACIÓN A VBA EXCEL, DE UN ALGORITMO ESTOCÁSTICO TIPO MONTECARLO PARA LA SIMULACIÓN DE UNA CINÉTICA COMPLEJA.

Héctor Alfonso León Campillay

UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL NORTE FACULTAD DE CIENCIAS Departamento de Química

IMPLEMENTACIÓN A VBA EXCEL, DE UN ALGORITMO ESTOCÁSTICO TIPO MONTECARLO PARA LA SIMULACIÓN DE UNA CINÉTICA COMPLEJA.Unidad de Investigación para optar al grado de Licenciado en Química.

HÉCTOR ALFONSO LEÓN CAMPILLAY

Profesor Guía: Dr. Leonel Vera Arancibia

Antofagasta, Chile 2012
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CONTENIDOS.

1. RESUMEN. ............................................................................................. 4 2. INTRODUCCIÓN..................................................................................... 5 2.1. Cinética Química.............................................................................. 5 2.1.1 2.1.2 Reacciones Simples....................................................................... 6 Reacciones Complejas. ................................................................. 8

2.2. Método Montecarlo. ........................................................................12 3. METODOLOGÍA. .................................................................................. 14 3.1. Implementación Estocástica. ......................................................... 14 3.2. Implementación Tradicional. ......................................................... 19 4. RESULTADOS. ...................................................................................... 214.1. Reacción Consecutiva Irreversible. ................................................ 21 4.2. Reacción Consecutiva Reversible. .................................................. 24 5. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES. ............................................................. 27 6. REFERENCIAS. ...................................................................................... 29

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1.RESUMEN. Para simular el comportamiento cinético de una reacción química compleja – consecutiva reversible de primer orden– se utilizó el algoritmo de Moebs que hasta ahora ha sido aplicado a otro tipo de reacciones. Se utilizó la plataforma Visual Basic for Applications (VBA) en Excel 2010, donde se programó el algoritmo estocástico tipo Montecarlo propuesto por Moebs. Una vez simulados los perfilescinéticos generados por el Método Montecarlo, se comparó el resultado con los perfiles generados por el método determinístico tradicional, cuyo resultado proviene de la resolución de las ecuaciones diferenciales asociadas a la reacción química en estudio. Se observó la generación de perfiles cinéticos muy similares en ambos métodos, lo cual permite validar cualitativamente esta propuesta Montecarloen VBA para una reacción consecutiva reversible de primer orden; y proyectar razonablemente su aplicabilidad a reacciones de cualquier complejidad, dado que la técnica de Montecarlo no hace uso de ecuaciones diferenciales; ecuaciones cuya resolución exacta constituye el principal problema en reacciones químicas de mecanismos muy complejos.

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2. INTRODUCCIÓN. 2.1. Cinética Química.

Cuandose produce una reacción química, las concentraciones de cada reactivo y producto va variando con el tiempo, hasta que se produce el equilibrio químico, en el cual las concentraciones de todas las sustancias permanecen constantes (Mortimer 1983). En términos generales, la velocidad de una reacción química se define como la derivada de la concentración de alguno de sus reactivos o productos conrespecto al tiempo, tomada siempre como valor positivo. Es decir el cociente de la variación de la concentración de algún reactivo o producto por unidad de tiempo, cuando el intervalo de tiempo tiende a cero. Además, en términos de la Cinética Química como disciplina, se distinguen dos tipos de reacciones: (a) las reacciones simples definidas como aquellas que ocurren en una sola etapa y (b) las...