Simil hidraulizo

SÍMIL HIDRÁULICO

LABORATORIO INGENIERIA QUIMICA II

*ÍNDICE

* Objetivos página 3

* Introducción teórica página 4

* Datos experimentales página 14

* Resultados página 16

* Bibliografía página 32

* OBJETIVOS

Partiendo de la analogía matemática existente entre el comportamiento de una reacción química y el flujo de fluidos en una columna de metacrilato abierta a laatmósfera por su parte superior y con varios orificios de salida de distintos diámetros, vamos a familiarizarnos y analizar el concepto de velocidad de reacción.
Determinaremos la relación existente entre la velocidad de desaparición de los reactivos con la concentración o altura de estos, analizándola por dos métodos distintos: el método diferencial y el método integral.Comprobaremos experimentalmente el orden de reacción y la constante cinética para cada una de las reacciones o aperturas de orificios, viendo si coinciden con el comportamiento del sistema que predice la ecuación teórica.

* INTRODUCCIÓN TEÓRICA

1.-Velocidad de reacción
 
      La velocidad de una reacción homogénea se define como el cambio del número de moles (debido a la reacción) de un reactante oun producto, por unidad de tiempo y unidad de volumen de la mezcla reaccionante:
|[pic] |

 
donde ni y ci son el numero de moles y la concentración de la especie química i.
Vamos a considerar el siguiente ejemplo. Sea la reacción:
        [pic]
      La velocidad de reacción se puede expresar indistintamente como velocidad deaparición de producto o velocidad de desaparición de reactivo, pero para una misma reacción, el valor numérico de la velocidad varía dependiendo de qué producto o reactante se utilice (a menos que todos los coeficientes estequiométricos sean iguales). La velocidad de cambio de los moles de una especie química está relacionada con la de cualquier otra por medio de la estequiometría de la reacción. Siconsideramos por ejemplo el caso anterior:
|[pic] |

2.-Molecularidad y orden de reacción
        Experimentalmente se demuestra que las velocidades de reacción dependen de la temperatura, la presión y las concentraciones de las especies implicadas. Por consiguiente para la velocidad de reacción del componente A podemos escribir:|(-r)A=f(temperatura,presión,composición) |

        Estas variables están relacionadas en el sentido de que la presión queda determinada dada la temperatura y la composición. Por lo que podemos escribir:
|(-r)A=f(temperatura,composición) | |

        Uno de los requisitos previos queestablecimos fue el de mantener la isotermicidad en nuestros reactores para realizar el estudio cinético. Por lo tanto nos queda:
|(-r)A=f(composición) | |

        En muchas reacciones las velocidad de desaparición de reactivos se puede expresar como el producto de una constante de velocidad yuna función de la concentración de varias de las especies implicadas en la reacción. Para la siguiente reacción:
|[pic] | |

 
podemos expresar la velocidad de desaparición de la especie A como:
|[pic] ||

 
donde a y ß son los ordenes de reacción correspondientes al compuesto A y B respectivamente y k es la constante de velocidad de la reacción, que es función de la temperatura. Por ahora con la condición previa de tener que trabajar con reactores isotermos la consideraremos de valor constante. Más adelante se estudiará su funcionalidad con la...