Leyes fundamentales de la cinetica

LEYES FUNDAMENTALES DE LA CINÉTICA

La cinética química es el estudio de las velocidades de las reacciones químicas, y de los factores de que dependen dichas velocidades, los más importantes son:
-La concentración
-Temperatura
-Presión hidrostática.
El objetivo último de un estudio cinético es el mecanismo de una reacción.
La cinética química trata principalmente del estudio de lavelocidad, considerando todos los factores que influyen sobre ella y explicando la causa de la magnitud de esa velocidad de reacción.
CLASIFICACIÓN DE LAS REACCIONES
Existen muchas maneras de clasificar las reacciones químicas. En la ingeniería de las reacciones químicas probablemente el esquema más útil es el que resulta de dividirlas, de acuerdo con el número y tipo de fases implicadas, en dosgrandes grupos: Sistemas homogéneos y heterogéneos.
Una reacción es homogénea si se efectúa solamente en una fase.
Una reacción es heterogénea si, al menos, se requiere la presencia de dos fases para que transcurra a la velocidad que 10 hace. Es indiferente que la reacción heterogénea tenga lugar en una, dos, o más fases, o en la interfase, o si los reactantes y los productos están distribuidos entrelas fases o están todos contenidos en una sola fase; lo único que interesa es que se necesitan, al menos, dos fases para que la reacción transcurra del modo que 10 hace.
Tabla 1.- Clasificación de las reacciones químicas empleada en el diseño de reactores.



VELOCIDAD DE REACCIÓN
La velocidad de una reacción química puede expresarse de varias formas. En algunas investigaciones convienemedir la concentración × de un producto de reacción a diversos tiempos, y en la curva α de la figura 1 se muestra esquemáticamente cómo puede variar con el tiempo esta concentración. La velocidad en un instante determinado puede deducirse de la pendiente d×/dt a la curva en el punto que corresponde a dicho instante. Si las unidades de concentración se toman en moles por litro, las unidades develocidad serán moles litros-1 seg-1.




CONCENTRACION
DE PRODUCTO
(X)
REACTIVO(c)


TIEMPO

Fig. 1. Representación gráfica de la variación de la concentración
de un producto o reactivo en función del tiempo.

La velocidad de una reacción química puede presentar un valor numérico diferente según la manera cómo se la defina y mida. Por ejemplo:

N2 +3H2=2NH3

Por cada molécula de nitrógenoque reacciona se forman dos moléculas de amoniaco. La velocidad de formación del amoniaco, VNH3, es el doble de la velocidad de desaparición del nitrógeno.
Por la misma razón, la velocidad de desaparición del hidrógeno, VH2’ , es el triple de la velocidad de desaparición del nitrógeno.

La velocidad de la reacción en sus diferentes formas se define de los modos siguientes:
Basada en la unidad devolumen del fluido reactante:




Basada en la unidad de masa de sólido en los sistemas sólido-fluidos:




Basada en la unidad de superficie de interfase en los sistemas de dos fluidos, o basada en la unidad de superficie de sólido en los sistemas gas-sólido:




Basada en la unidad de volumen de sólido en los sistemas gas-sólido:



Basada en la unidad de volumen delreactor, si es diferente de la velocidad basada en la unidad de volumen de fluido:



En los sistemas homogéneos el volumen del fluido en el reactor es casi siempre idéntico al volumen del reactor, y en estos casos no hay distinción entre V y Vr,
Empleándose indistintamente las ecs (1-3) y (1-7). En los sistemas heterogéneos resultan aplicables todas las definiciones de la velocidad de reacción y...