cinetica

1.2 Coeficientes estequiométricos: Avance ó progreso de una reacción.
Conversión.
aA + bB
qQ + sS (1)
Donde a, b, q y s son los coeficientes estequiométricos de las especies
A, B,
A B Q y S La ecuación (1) se puede expresar en función de los
S.
coeficientes ( ):
(2)
Los coeficientes de las especies inertes son igual a cero. La ecuación
(2) se simplifica:
(3)
Avance de la reacción (): Es una medida del grado de conversión.
Consideremos un sistema cerrado (no hay intercambio de masa entre el
sistema y los alrededores):
(4)
Despejando ni resulta:
(5)
Se tienen las siguientes reacciones:
g
A
B
2A
C
La ecuación (5) se transforma en:
(6)
Donde j= 1, 2, …, n reacciones.
nA= ?
nB= ?
nC= ?
La ecuación (5) también puede ser expresada en función de la
concentración:(7)
Donde

denota que el avance se expresa a volumen constante

Conversión (x): Es una medida del avance ó progreso de la reacción. El
avance se emplea para cualquier especie mientras que la conversión se
emplea para denotar la fracción de reactivo limitante que convertido en
producto. Es una propiedad intensiva.
(8)
Despejando ni resulta:

(9)

Esta ecuación expresa los moles dela especie i en función de la
conversión. Esta ecuación también puede expresarse en función de la
concentración:
(10)
Aplicando la definición de reactivo limitante a la ecuación (5):
(11)
Cuando se lleva a cabo la reacción completa, considerando que todo el
reactivo se ha consumido:
(12)
Por definición, se tiene:

(13)

Sustituyendo (12) en (13):
(14)
1.3 Conceptos básicos de lacinética química. Distintas formas de
expresar la velocidad de reacción. Número y frecuencia de reacción.
Por definición, la velocidad de reacción se expresa como:
f
(15)

Es conveniente analizar el concepto de velocidad de reacción
considerando un sistema homogéneo cerrado, isotérmico y a presión
constante de composición uniforme en el cual toma lugar una
reacción química. En este sistema lavelocidad de reacción química
está definida por:
(16)
Donde, V= volumen del sistema
= avance de la reacción
t= tiempo
Derivando la ecuación (4) respecto al tiempo:
(17)
Sustituyendo la ecuación (17) en (16):
y
( )
( )
(18)
Como:
(19)
Sustituyendo la ecuación (19) en (18):

Considerando que no hay variación en el volumen del sistema, la
ecuación resulta:
(20)
Comocorresponde la velocidad de reacción de la especie i (ri):
(21)

reactante

producto
(+)
Ci

Ci

(‐)

tiempo

tiempo

Para una reacción dada:
aA + bB
cC + dD
La velocidad de reacción viene expresada:

Ejemplo:

4PH3

P4 + 6H2

La velocidad de descomposición del PH3 es de
.
Hallar rP4 y rH2 .
La ecuación (16) expresa la velocidad de reacción en función del
volumen.
volumenExisten otras formas de expresar la velocidad de reacción:
(22)

A= área interfacial

(23)

M= masa de partícula sólida
dispersa en la fase fluida

(24)

V’= volumen ocupado por las
partículas de catalizador

Número de reacción (n): Es el número de veces que tiene lugar una
reacción a través del ciclo catalítico. Se expresa como:
(25)
También se ha definido como el número demoléculas que han
reaccionado en 1 minuto por molécula de catalizador. Este valor
puede oscilar entre 103 y 106.

Frecuencia de reacción (rT): Es el número de reacción por sitio
catalítico y por unidad de tiempo para una reacción a presión,
temperatura, relación de reactantes y avance determinadas. Se
expresa como:
(26)
Donde S= número de sitios activos
1.4 Propiedades generales de lacinética de reacciones sencillas. La
constante de velocidad La ecuación de Arrhenius Molecularidad y
velocidad.
Arrhenius.
orden de reacción.

Estequiometría

Cinética

Mecanismo

a) A temperatura constante la función cinética r decrece por lo
constante,
decrece,
general, en forma monotónica con el tiempo ó con el progreso de la
reacción.
b) La velocidad de una reacción irreversible...