Reactores discontinuos

Reactor discontinuo
Recipiente en el que están contenidas las sustancias reaccionantes.
En esta sección se estudia los diferentes aparatos empleados en la obtención de los datos empíricos de los cuales podemos citar, los reactores discontinuos o por cargas y los reactores de flujo.
En los reactores discontinuos han de hallarse primeramente lo que se refiere a la extensión de la reacción adiversos tempos, que pueden seguirse por las formas descritas a continuación:
1. Siguiendo la marcha de la concentración de un determinado componente.
2. Siguiendo la variación de alguna propiedad física del fluido, tal como la conductividad eléctrica o el índice de refracción.
3. Siguiendo la variación de la presión total, en un sistema a volumen constante.
4. Siguiendo la variación delvolumen, en un sistema a presión constante.
Reactor discontinuo experimental
Dispositivo sencillo de uso en laboratorios, a escalas pequeñas preferido en la obtención de datos cinéticos a sistemas homogéneos, este tipo de reactor suele operar isotérmicamente (liberando calor) y a volumen constante.
Reactor de flujo
A diferencia del reactor discontinuo este centra sus estudios en la cinética dereacciones heterogéneas, aunque en algunos casos se emplea para completar el estudio de las reacciones homogéneas, ofreciéndole una ventaja a los reactores discontinuos.
Durante el estudio y análisis de los datos cinéticos se emplean dos métodos:
* Método integral
Se selecciona una forma de ecuación cinética, se integra, se deducen sus coordenadas que han de tomarse para que la representación deltiempo la función de la concentración sea una recta.
El método integral es fácil de aplicar y es recomendado cuando se ensayan mecanismos específicos y expresiones cinéticas sencillas.
* Método diferencial
A partir de este método puede realizarse un ajuste directo de la expresión cinética a los datos, sin interpretación alguna. Por tanto antes de realizar dichos ajustes debe calcularse losvalores de la velocidad de reacciones (1/V) (dn/dt) a partir de los datos.
Este método presenta gran utilidad en casos complicados, pero requiere más exactitud o mayor cantidad de datos. Se aplica el método diferencial cuando los datos están tan dispersos que requiere de la derivación.
Para deducir o desarrollar una ecuación cinética se recomienda empezar con el método integral, si este noresulta satisfactorio se debe emplear el método diferencial. Pueden existir casos complicados en el que se utiliza métodos experimentales especiales que arrojan una solución parcial a estos problemas o el empleo de reactores de flujo junto con el método diferencial.
Reactor discontinuo a volumen constante
Corresponde a un sistema reaccionante de volumen constante o densidad constante (total de lamasa contenida dentro del reactor). Este proceso suele efectuarse en bombas de volúmenes constantes, en presencia de reacciones en fase liquida y gaseosa.
La medida de la velocidad de reacción del componente (i) en un sistema de volumen constante es:

Que para gases ideales es:

En consecuencia la velocidad de reacción de cualquier componente viene dada por la velocidad de cambio de suconcentración o de presión parcial.
Si lo que se busca es la velocidad de reacción se debe relacionar con la concentración o la presión parcial, sin importar la magnitud elegida para seguir el transcurso de la reacción.
En las reacciones gaseosas que presentan variación en el número de moles se utiliza la variación de la presión total Π del sistema para calcular la velocidad de la reacción.
Estudiode la variación de la presión total Π del sistema
Análisis de los datos de presión total obtenidos en un sistema a volumen constante
Para reacciones isotérmicas en fase gaseosa, conociendo las condiciones iníciales del sistema y estequiometria de la reacción, se deduce una expresión general que relaciona las variaciones de la presión total Π con las variaciones de la concentración o de la...