Cinética reacción reversible

Trabajo 1
Páginas1 a 1294000



Planteamiento del Trabajo:
Determinar la ecuación cinética de la reacción en fase líquida:
A ↔ P+R
A temperaturas iguales ó inferiores a 340 K  y concentraciones de reactivos y productos iguales o inferiores a 3.0 M. Los experimentos se realizarán en un sistema cerrado, reactor discontinuo, bien agitado y termostatizado. El progreso de la reacción con eltiempo se seguirá por extracción de muestras a diferentes tiempos y análisis de la concentración de P en las mismas. El método analítico permite determinar la concentración de P con error inferior a 0.005 mol/L. En los intervalos de temperatura y concentraciones utilizados la densidad de la mezcla reaccionante puede considerarse constante. El mínimo intervalo de tiempo entre muestras debe ser 0.1horas. Duración máxima de un experimento 5 días (120 horas). Número máximo de muestras tomadas por experimento: 20.
En primer lugar vamos a calcular la constante de equilibrio, para ello de acuerdo con la ecuación de de van’t Hoff:

Linealizando:

Vamos a calcular Ke a 4 temperaturas distintas:
Ke=cpe*crecae

1er Planteamiento de experimentos:

T = 340 K
CA0 = 3 M CP0= 0 M CR0 = 0 M
t = [0,1,2,3,4,5,6,7,8]
t,h | [P], mol/L |
0 | 0 |
1 | 1.53 |
2 | 1.77 |
3 | 1.8 |
4 | 1.8 |
5 | 1.8 |
6 | 1.8 |
7 | 1.8 |
8 | 1.8 |

CPe = 1.8 M
T = 330 K
CA0 = 3 M CP0 = 0 M CR0 = 0 M
t = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,48]t,h | [P], mol/L |
0 | 0 |
1 | 0.82 |
2 | 1.28 |
3 | 1.49 |
4 | 1.59 |
5 | 1.63 |
6 | 1.65 |
7 | 1.65 |
8 | 1.66 |
48 | 1.66 |

CPe = 1.66 M

T = 320 K
CA0 = 3 M CP0 = 0 M CR0 = 0 M
t = [0,1,2,3,4,5,6,7,8]
t,h | [P], mol/L |
0 |0 |
1 | 0.32 |
2 | 0.59 |
3 | 0.82 |
4 | 0.99 |
5 | 1.13 |
6 | 1.23 |
7 | 1.31 |
8 | 1.36 |

Como vemos el equilibrio se alcanza más lentamente cuanto menor es la temperatura por ello utilizamos un experimento que abarque un mayor tiempo. Los resultados que nos devolvió no concuerdan con los de las 8primeras horas, aún así se ve la concentración final de equilibrio:
t=[9,10,11,12,13,14,15,20,24,48,72,96,120]
t,h | [P], mol/L |
0 | 0 |
9 | 0 |
10 | 0.32 |
11 | 0.59 |
12 | 0.82 |
13 | 0.99 |
14 | 1.13 |
15 | 1.23 |
20 | 1.46 |
24 | 1.5 |
48 | 1.51 |
72 | 1.51 |
96 |1.51 |
120 | 1.51 |

CPe = 1.51 M

T = 310 K
CA0 = 3 M CP0 = 0 M CR0 = 0 M
t=[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,15,20,24,48,72,96,120]
t,h | [P], mol/L |
0 | 0 |
1 | 0.11 |
2 | 1.21 |
3 | 0.3 |
4 | 0.4 |
5 | 0.48 |
6 | 0.56 |
7 | 0.64 |
8 | 0.71 |9 | 0.77 |
10 | 0.83 |
11 | 0.88 |
12 | 1.02 |
15 | 1.17 |
20 | 1.24 |
24 | 1.35 |
48 | 1.35 |
72 | 1.35 |
96 | 1.36 |
120 | 1.36 |

CPe = 1.36 M

Ya tenemos las concentraciones de equilibrio a las 4 temperaturas:
CAe=3- CPe
T = 340 K CAe = 1.2 M CPe = CRe =1.8 MKe = 2.7 mol/L
T = 330 K CAe = 1.34 M CPe = CRe= 1.66 M Ke = 2.056 mol/L
T = 320 K CAe = 1.49 M CPe = CRe= 1.51 M Ke = 1.53 mol/L
T = 310 K CAe = 1.64 M CPe = CRe= 1.36 M Ke = 1.128 mol/L

Ln Ke=10.029-3072.2T
Ke=22674.586*exp⁡-25542.27R T

Como podemos ver la reacción es endotérmica: ∆Hr=25542,27 J/mol

Método de integración
Supuesta la reacción...