constante cinetica de la reaccion violeta cristal +NaOH

U.M.S.N.H



FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
Laboratorio de Ingeniería de Reactores


Practica No. 1
“Constante cinética y orden de Reacción
en un reactor batch a ambiente”






Morelia, Mich., diciembre de 2012.

Objetivos:
Determinar el orden de reacción con respecto a cada uno de los reactivos y la constante cinética aparente y real a una temperatura diferente a la delambiente.
Analizar el comportamiento de un reactor Batch.

Teoría:
La cinética química estudia la rapidez o velocidad con que una o más sustancias se transforman en otras. Mediante el análisis de los datos relativos a la desaparición de un reactivo o la formación de los productos, se pueden deducir muchas características de una reacción química, tales como el mecanismo de reacción y los efectosque ejerce sobre ella el medio ambiente.
Considerando la reacción: aA + bB pP + qQ (1.1)
La velocidad de reacción respecto al iésimo componente, se denota (-ri) para reactivos y ri para productos.
Asi la ecuación de velocidad en términos del reactivo A es:
(1.2)
Donde α y β son los órdenes de reacción respecto a A y a B respectivamente. La constante de velocidad de reacciónκ es independiente de la concentración.
Para muchas reacciones, y en particular para las reacciones elementarías, la expresión de velocidad puede escribirse como producto de un factor dependiente de la temperatura por otro dependiente de la concentración:
(1.3)
Para la inmensa mayoría de las reacciones se ha encontrado que el factor dependiente de la temperatura, se ajusta a la expresiónencontrada por Arrhenius:
(1.4)
Donde: κ0 es la constante de Arrhenius (factor de frecuencia). Ea es la energía de activación. T es la temperatura de reacción. R es la constante universal de los gases.
La operación de un reactor tipo batch consiste en introducir los reactivos al reactor, mezclarlos y permitir que reaccionen en un tiempo determinado. Finalmente se descarga la mezclaresultante. Esta es una operación en estado inestable, en la que la composición varía con el tiempo, aunque se hace la suposición fundamental, de que en cada instante en todos los puntos del volumen del reactor, la composición es uniforme.

Efectuando un balance de materia referido a cualquier componente en un reactor tipo batch, tomando en cuenta que la composición es uniforme en cada instante y quedurante la reacción no existe entradas ni salidas de fluido del sistema, es decir:

+ - =

O bien matemáticamente:
(1.5)
Efectuando operaciones e integrando, bajo la suposición de que la densidad del fluido permanece constante, obtenemos la siguiente ecuación:
(1.6)
Sustituyendo la ecuación (1.2) en la (1.6), tenemos:
(1.7)
De esta ecuación,se puede observar que si conocemos el orden de reacción (n), se puede resolver la integral y obtener el valor de la constante de reacción (κ) para un tiempo determinado.
La reaccion analizada en esta practica es:
C25H30ClN3 +NaOH C25H31N3O + NaCl

Violeta cristal + Hidroxido de sodio Pararosanilina base + Cloruro de sodio

Cálculos y resultados:
Parte (a)
1. Curva decalibración y datos experimentales.
Concentración (M)
abs
0.000035
2.692
0.0000175
1.503
0.00000875
0.794
0.000004375
0.37
2.1875E-06
0.161
1.09375E-06
0.079
5.46875E-07
0.014
1.36719E-07
0.007


t (Seg)
abs
300
0.643
620
0.589
796
0.544
930
0.509
1068
0.473
1225
0.437
1411
0.402
1550
0.371
1700
0.34
1871
0.316
2005
0.295
2320
0.255
2495
0.222
2675
0.2022805
0.193
3080
0.173
3305
0.165
3530
0.153
3705
0.137
3998
0.125
4280
0.098
4505
0.092
4780
0.076
5030
0.069
5480
0.067
5670
0.067

2. Calculo de la concentración inicial en el reactor.
Para el hidróxido de sodio, utilizamos la regla de Quimica analítica: C1V1=C2V2 despejamos una concentración y tenemos, C2=C1V1/V2

Para el violeta cristal de la misma forma:


A...