reacciones

Procesos Industriales I

ESTEQUIOMETRÍA DE REACCIONES QUÍMICAS
La ecuación estequimétrica de una reacción química impone restricciones en las cantidades
relativas de reactivos y productos en las corrientes de entrada y salida a un rector (si la
reacción es A ⇒ B, no podemos de ninguna manera comenzar con 1 mol de a puro y al
finalizar tener 2 moles de B). El balance de materia para unaespecie reactiva, aún en
estado estacionario, no tiene la forma simple de velocidad de entrada de materia= velocidad
de salida de materia, sino que siempre tiene un término de consumo para las reaccione
irreversible (Reactivos ⇒ Productos) y para reacciones reversibles (Reactivos ⇔
Productos) habrá tanto un término de consumo como otro de generación (ó una velocidad
neta de consumo que es ladiferencia entre la velocidad de consumo y la velocidad de
generación). De igual forma, para los productos habrá siempre un término de velocidad de
generación en reacciones irreversibles y tanto velocidad de generación como de consumo
para reacciones reversibles (o una velocidad neta de producción que es la diferencia entre la
velocidad de generación y la velocidad de consumo).
Es importantedestacar, que en el balance total de materia, cuando este se expresa en masa,
no hay ningún cambio ya que por el principio de conservación de la materia, esta no se crea
ni se destruye excepto en las reacciones nucleares. Cuando el balance de materia se expresa
en moles, entonces aún en el balance total puede haber variaciones en el número de moles
porque los moles iniciales sólo son iguales a losfinales en reacciones A ⇒ B (ó relación
estequiométrica 1:1, por cada mol de A que desaparece se genera uno de B), ya que si la
reacción es A ⇒ 2 B (relación estequimétrica 1:2) el número total de moles del sistema
aumenta a medida que se produce la reacción y de ninguna manera se está violando el
principio de conservación de la materia.
Por lo expresado anteriormente, el balance para laespecie reactiva A, para una reacción
química reversible, en estado transitorio será, la expresión completa del balance vista
anteiormente (y puede plantearse como másico o molar):
Velocidad de Velocidad de
entrada del
generación
reactivo A a del reactivo A
dentro del
través de las
sistema
fronteras del
sistema
(entrada al
(generación del
sistema del
reactivo A por
reactivo A porreacción
flujo)
química)

=

Velocidad de
salida del
reactivo A a
través de las
fronteras del
sistema
(salida del
reactivo A del
sistema por
flujo)

Velocidad de
consumo del
reactivo A
dentro del
sistema

Velocidad de
acumulación
del reactivo A
en el sistema

(consumo del
reactivo A por
reacción
química)

(acumulación
del reactivo A
en el sistema)

Si el reactoropera en forma contínua y en estado estacionario, entonces el término de
acumulación de A será cero.

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Procesos Industriales I

Si el reactor opera en forma contínua, en estado estacionrio y la reacción es irreversible,
entonces el balance de materia (másico o molar) se reduce a:
Velocidad de Velocidad de
entrada del
generación
reactivo A a del reactivo A
través de las
dentro delfronteras del
sistema
sistema
(entrada al
(generación del
sistema del
reactivo A por
reactivo A por
reacción
flujo)
química)

=

Velocidad de
salida del
reactivo A a
través de las
fronteras del
sistema
(salida del
reactivo A del
sistema por
flujo)

=0
(reacción irreversible)

Velocidad de
consumo del
reactivo A
dentro del
sistema

Velocidad de
acumulación
delreactivo A
en el sistema

(consumo del
reactivo A por
reacción
química)

(acumulación
del reactivo A
en el sistema)

=0
(estado estacionario)

Si la reacción se lleva a cabo en un reactor por lotes, este nunca podrá operar en estado
estadionario (recordar lo anteriormente visto para el balance de materia sin reacción
química)
Antes de comenzar a plantear balances de materia, es...