UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA SERIE DE PROBLEMAS DE
CINÉTICA Y CATÁLISIS CATÁLISIS
5º SEMESTRE INGENIERÍA QUÍMICA
ELABORARÓ:
Dr. ARMANDO RAMÍREZ SERRANO
AROBADO: ÁREA DE DOCENCIA DE FISICOQUÍMICA FISICOQUÍMICA
AGOSTO! "#$$
RESENTACIÓN La Unidad de Aprendizaje (UA) de Cinética y Catálii e !"ica en el n#cle$ de %$r& %$r&ac aci' i'n n !t !tan antiti$ $ y ! i&p$ i&p$rt rtan anci cia a radi radica ca en !e !e e !na !na *err *erra& a&ie ient nta a %!nda&ental para el In+enier$ ,!-&ic$ para ! dearr$ll$ pr$%ei$nal. C$n l$ c$n$ci&ient$ dearr$llad$ en eta !nidad de aprendizaje le per&ite a ete pr$%ei$nita re$ler in%inidad de pr$"le&a relaci$nad$ c$n ! área de tra"aj$/ p$r!e re%leja !e e indipena"le en la %$r&aci'n del In+enier$ ,!-&ic$. La c$ntri"!ci'n de eta UA al per%il de e+re$ del In+enier$ ,!-&ic$ e centra en la pr$&$ci pr$&$ci'n 'n de c$&pet c$&petenci encia a a niel niel de entrena entrena&ie &ient$ nt$ y c$&ple c$&plejid jidad0 ad0 !e c$ady!arán c$ady!arán a ! capacidad capacidad de análii0 análii0 -ntei y dicri&inaci dicri&inaci'n 'n de in%$r&aci'n in%$r&aci'n para interenir ati%act$ria&ente en pr$"le&ática c$&$ la i&ple&entaci'n y ai&ilaci'n ai&ilaci'n de la tecn$l$+-a tecn$l$+-a !e $p$rta $p$rta el dearr$ll$ de la ind!tria0 ind!tria0 el análii análii y $pti $pti&i &iza zaci ci'n 'n de l$ pr$c pr$ce e$ $ y e!i e!ip$ p$ e1it e1itent ente0 e0 la ine inet ti+ i+ac aci' i'n n para para el dearr$ll$ de n!e$ &ateriale y pr$d!ct$ !-&ic$ y c!ya $l!ci'n depende en +ran &edida de la c$rrecta ai&ilaci'n y aplicaci'n de l$ c$ncept$ in$l!crad$ en eta UA. 2ta 2ta !nid !nidad ad de apre aprendi ndiza zaje je c$nt c$ntri ri"! "!ir irá á a !e !e el apren aprendi dizz de pr$%e pr$%ei i$n $ni ita ta rec$n$zc rec$n$zca a l$ á&"it$ á&"it$ de dee&p dee&pe3$ e3$ (centr$ (centr$ de inet ineti+a i+aci' ci'n n y dearr$ dearr$ll$ ll$ tecn$l'+ic$/ $peraci'n de planta ind!triale4 pr$d!cci'n0 pr$ce$/ die3$ y ae$r-a4 die3$ "áic$/ entre $tr$)0 d$nde e preentan dic*a pr$"le&ática. Para c!"rir el plantea&ient$ anteri$r0 el dicente d$&inará l$ c$n$ci&ient$ de la UA y re%$rzará *a"ilidade c$&$ el d$&ini$ de *erra&ienta c$&p!taci$nale0 $%t5are epecializad$0 tra"aj$ en e!ip$0 entre $tr$. Manteniend$ !na ii'n de repet$ $rientada a la calidad en el tra"aj$0 la pereerancia y la t$lerancia0 la rep$na"ilidad y el c$&pr$&i$0 a- c$&$ la dip$ici'n a aprender a aprender. Eta Eta !nidad !nidad de aprendi aprendizaj zaje e c$nta c$nta c!atr$ c!atr$ !nidade !nidade de c$&pet c$&petenci encia a !e en tér& tér&in in$ $ +enera +enerale le c$nt c$nte& e&pl plan an la $"te $"tenci nci'n 'n de la cinét cinétic ica a de reacc reacci$ i$ne ne *$&$+éne$0 eal!aci'n de l$ pará&etr$ cinétic$ c$&$4 Ete!i$&etria para !na y &#ltiple &#ltiple reacci$ne0 reacci$ne0 Ener+-a Ener+-a de Actiaci'n0 Actiaci'n0 c$e%icient c$e%iciente e de reacci'n reacci'n para reacci$ne reeri"le0 irreeri"le y c$&pleja/ ade&á0 deter&inar el $rden de reacci'n p$r di%erente &ét$d$ para reacci$ne irreeri"le n$ ele&entale. 6inal&ente0 e eal!ará la !per%icie de !n +rán!l$ catal-tic$ e&pleand$ i$ter&a de ad$rci'n de BE7 y Lan+&!ir. En el dearr$ll$ de la !nidade de c$&petencia e pr$piciará el a!t$aprendizaje0 a- c$&$ el dearr$ll$ de la *a"ilidade y el %$rtaleci&ient$ de la actit!de y al$re pr$pi$ de la UA d!rante t$d$ el e&etre. La etrate+ia didáctica !e e aplicarán en el tranc!r$ de ete c!r$ $n4
RESENTACIÓN La Unidad de Aprendizaje (UA) de Cinética y Catálii e !"ica en el n#cle$ de %$r& %$r&ac aci' i'n n !t !tan antiti$ $ y ! i&p$ i&p$rt rtan anci cia a radi radica ca en !e !e e !na !na *err *erra& a&ie ient nta a %!nda&ental para el In+enier$ ,!-&ic$ para ! dearr$ll$ pr$%ei$nal. C$n l$ c$n$ci&ient$ dearr$llad$ en eta !nidad de aprendizaje le per&ite a ete pr$%ei$nita re$ler in%inidad de pr$"le&a relaci$nad$ c$n ! área de tra"aj$/ p$r!e re%leja !e e indipena"le en la %$r&aci'n del In+enier$ ,!-&ic$. La c$ntri"!ci'n de eta UA al per%il de e+re$ del In+enier$ ,!-&ic$ e centra en la pr$&$ci pr$&$ci'n 'n de c$&pet c$&petenci encia a a niel niel de entrena entrena&ie &ient$ nt$ y c$&ple c$&plejid jidad0 ad0 !e c$ady!arán c$ady!arán a ! capacidad capacidad de análii0 análii0 -ntei y dicri&inaci dicri&inaci'n 'n de in%$r&aci'n in%$r&aci'n para interenir ati%act$ria&ente en pr$"le&ática c$&$ la i&ple&entaci'n y ai&ilaci'n ai&ilaci'n de la tecn$l$+-a tecn$l$+-a !e $p$rta $p$rta el dearr$ll$ de la ind!tria0 ind!tria0 el análii análii y $pti $pti&i &iza zaci ci'n 'n de l$ pr$c pr$ce e$ $ y e!i e!ip$ p$ e1it e1itent ente0 e0 la ine inet ti+ i+ac aci' i'n n para para el dearr$ll$ de n!e$ &ateriale y pr$d!ct$ !-&ic$ y c!ya $l!ci'n depende en +ran &edida de la c$rrecta ai&ilaci'n y aplicaci'n de l$ c$ncept$ in$l!crad$ en eta UA. 2ta 2ta !nid !nidad ad de apre aprendi ndiza zaje je c$nt c$ntri ri"! "!ir irá á a !e !e el apren aprendi dizz de pr$%e pr$%ei i$n $ni ita ta rec$n$zc rec$n$zca a l$ á&"it$ á&"it$ de dee&p dee&pe3$ e3$ (centr$ (centr$ de inet ineti+a i+aci' ci'n n y dearr$ dearr$ll$ ll$ tecn$l'+ic$/ $peraci'n de planta ind!triale4 pr$d!cci'n0 pr$ce$/ die3$ y ae$r-a4 die3$ "áic$/ entre $tr$)0 d$nde e preentan dic*a pr$"le&ática. Para c!"rir el plantea&ient$ anteri$r0 el dicente d$&inará l$ c$n$ci&ient$ de la UA y re%$rzará *a"ilidade c$&$ el d$&ini$ de *erra&ienta c$&p!taci$nale0 $%t5are epecializad$0 tra"aj$ en e!ip$0 entre $tr$. Manteniend$ !na ii'n de repet$ $rientada a la calidad en el tra"aj$0 la pereerancia y la t$lerancia0 la rep$na"ilidad y el c$&pr$&i$0 a- c$&$ la dip$ici'n a aprender a aprender. Eta Eta !nidad !nidad de aprendi aprendizaj zaje e c$nta c$nta c!atr$ c!atr$ !nidade !nidade de c$&pet c$&petenci encia a !e en tér& tér&in in$ $ +enera +enerale le c$nt c$nte& e&pl plan an la $"te $"tenci nci'n 'n de la cinét cinétic ica a de reacc reacci$ i$ne ne *$&$+éne$0 eal!aci'n de l$ pará&etr$ cinétic$ c$&$4 Ete!i$&etria para !na y &#ltiple &#ltiple reacci$ne0 reacci$ne0 Ener+-a Ener+-a de Actiaci'n0 Actiaci'n0 c$e%icient c$e%iciente e de reacci'n reacci'n para reacci$ne reeri"le0 irreeri"le y c$&pleja/ ade&á0 deter&inar el $rden de reacci'n p$r di%erente &ét$d$ para reacci$ne irreeri"le n$ ele&entale. 6inal&ente0 e eal!ará la !per%icie de !n +rán!l$ catal-tic$ e&pleand$ i$ter&a de ad$rci'n de BE7 y Lan+&!ir. En el dearr$ll$ de la !nidade de c$&petencia e pr$piciará el a!t$aprendizaje0 a- c$&$ el dearr$ll$ de la *a"ilidade y el %$rtaleci&ient$ de la actit!de y al$re pr$pi$ de la UA d!rante t$d$ el e&etre. La etrate+ia didáctica !e e aplicarán en el tranc!r$ de ete c!r$ $n4
i) re$l!ci'n de erie de pr$"le&a0 ii) reii$ne "i"li$+rá%ica iii) re$l!ci'n de pr$"le&a &ediante la ela"$raci'n de pr$+ra&a de c'&p!t$ !tilizand$ !n $%t5are epecializad$. P$r $tr$ lad$0 l$ criteri$ de eal!aci'n tienen !n carácter de pr$ce$ c$ntin!$ en el c!al la reali&entaci'n $p$rt!na a l$ et!diante acerca de ! dee&pe3$ erá %act %act$r $r cla clae e en el l$+r l$+r$ $ de l$ l$ $"je $"jetiti$ $ eta" eta"le leci cid$ d$ La La eal eal!a !aci ci$n $ne e e aplicarán de ac!erd$ c$n l$ !e e3ale el calendari$ $%icial repecti$. L$ dicente del pr$+ra&a ed!cati$ de In+enier$ ,!-&ic$ &ediante tra"aj$ indiid!al y en e!ip$ erán capace de interenir en la re$l!ci'n de pr$"le&a "áic$ de die3$ de react$re0 c$&$ cálc!l$ de $l#&ene y c$neri$ne dee deead ada a00 ade& ade&á á de $"te $"tene nerr &$de &$del$ l$ de c$&p c$&p$r $rta ta&i &ien ent$ t$00 i&pl i&plic ican and$ d$ c$ndici$ne c$ndici$ne de $peraci'n $peraci'n !e per&itan re$ler pr$"le&a de cinética cinética !-&ica e in+enier-a de react$re. Al %inalizar la !nidad de aprendizaje el dicente erá capaz de analizar y dicri&inar la in%$r&aci'n c$n !e e c!ente para p$der re$ler pr$"le&a de cinética !-&ica e in+enier-a de react$re *$&$+éne$..
CRITERIOS DE SELECCIÓN DE ROBLEMAS L$ criteri$ de elecci'n de l$ ejercici$ y ! relaci'n c$n l$ aprendizaje !e e epera dearr$lle l$ et!diante $n l$ i+!iente4
Aplicar c$rrecta&ente la ete!i$&etria en !na y !n ite&a de reacci$ne. Aprender a interpretar lect!ra de +rá%ic$ y c$&$ aplicarl$. Ela"$rar ta"la ete!i$&étrica e Identi%icar el reacti$ li&itante Interpretar la ec!aci$ne de el$cidad de reacci'n de ac!erd$ al ite&a de reacci'n *$&$+éne$ $ *eter$+éne$ Aplicar la ec!aci'n de Arr*eni! y 8an9t 8an9t :$%% para !n pr$ce$ $pera i$tér&ica&ente y n$ i$tér&ic$. Deter&inar y c$¶r el &ét$d$ &á adec!ad$ para de%inir el $rden de reacci'n. Eal!ar l$ pará&etr$ cinétic$ para reacci$ne reeri"le0 irreeri"le y c$&pleja. Identi%icar l$ e%ect$ de la el$cidad de reacci'n repect$ a la te&perat!ra0 prei'n y c$&p$ici'n. Aplicar la i$ter&a de ad$rci'n c$rrecta&ente para la eal!aci'n de la !per%icie de !n +rán!l$ catal-tic$ Mej$rar la *a"ilidade de a!t$didacta de l$ et!diante. Dea Dearr rr$l $lla larr la la *a"i *a"ililida dade de para para la $l! $l!ci ci'n 'n00 eal eal!a !aci ci'n 'n y t$&a t$&a de dedici$ne en pr$"le&a tip$ d$nde el e+read$ de in+enier-a !-&ica e en%rentará en ! tra"aj$ pr$%ei$nal.
ÁMBITOS DE DESEME%O: Operaci'n de planta ind!triale4 pr$d!cci'n0 pr$ce$0 erici$ técnic$ de planta. S$p$rte e y dearr$ dearr$ll$ ll$ de e&pre e&prea a pr$d!ct pr$d!ctia ia y de erici erici$4 $4 planea planeaci' ci'n0 n0 S$p$rt pr$yect$0 tecn$l$+-a0 erici$ técnic$ c$&ercial. Die3$ $ y ae ae$r$r-a4 a4 die die3$ 3$ "áic "áic$ $ y deta detallllad$ ad$00 ae$ ae$rr-a a en área área de ! Die3 epecialidad. Centr$ de ineti+aci'n y dearr$ll$ tecn$l'+ic$. Centr$ ed!cati$ y de capacitaci'n.
EVALUACIÓN Eal!aci'n i'n %$r&al %$r&al pr$enien pr$eniente te de la cali%ic cali%icaci aci'n 'n de l$ e1á&ene e1á&ene ;<= Eal!ac parciale. >?= Repreentan la tarea0 re$l!ci'n de pr$"le&a0 participaci'n actia0 etc. <= p!nt!alidad y aitencia
UNIDAD DADES DE DOCENCIA DEL ROGRAMA RAMA DE INGENIERÍA DE REACTORES &OMOGÉNEOS Y UBICACIÓN EN EL ROBLEMARIO Unidad de Aprendizaje
@$&"re de la !nidad
7ie&p$ detinad$ (*r)
Pá+ina
I
6!nda&ent$ de Cinética
<
II
In%l!encia de la te&perat!ra $"re la el$cidad de reacci'n
>?
><
III
4 Ec!aci'n cinética de !na reacci'n !-&ica
>?
;
I8
Catálii. I$ter&a BE7 y Lan+&!ir
<
BIBLIOGRAFIA BASICA: 6$+ler0 Sc$tt0 Ele&ent $% C*e&ical Reacti$n En+ineerin+F0 Ga. Edici'n.0 Prentice :all0 HHH. Leenpiel0 S0 In+enier-a de la Reacci$ne ,!-&icaF0 >a. Edici'n0 Reerte0 H;. S&it* . M. C*e&ical En+ineerin+ JineticF0 GK. Ed. Mcra5:ill0 HHH Car"erry0 .. C*e&ical and Catalytic Reacti$n En+ineerin+. D$er P!". @e5 N$r >??
COMLEMENTARIA: S&it*0 0 In+enier-a de la Cinética ,!-&icaF0 >a. Edici'n0 CECSA0 HH;. Den"i+*0 .J.0 Intr$d!cci'n a la te$r-a de l$ react$re !-&ic$F0 >a. Edici'n.0 Li&!a0 HH?. 6r$&ent0 .6. 0 C*e&ical react$r. Analyi and dei+nF0 >a. Edici'n.0 $n* iley and S$n0 H;H. :ill0 r. C*arle C*arle Ele&ent Ele&ent $% C*e&ical C*e&ical Reacti$n Reacti$n En+ineerin+F0 En+ineerin+F0 Ga. ed.0 ed.0 :ill0 iley0 H;;. Lat*a&0 . L. Ele&ent$ de Cinética de Reacci$neF K Ed. Edit. El &an!al M$dern$0 Mé1ic$. HH?. Mi!el el00 .0 .0 :ern :ernán ánde dez0 z0 M. Ba Bae e para para la prep prepar arac aci' i'n n y e&pl e&ple$ e$ de Mi! catalizad$re 'lid$F K Ed. Edit. U@AM0 Mé1ic$ HG
CONTENIDO U'()*) )+ C,-+/+'0(* I. F1')*-+'/,2 )+ C('3/(0*. Interpretar la ec!aci$ne de el$cidad de reacci'n0 c$ntante de el$cidad0 &$lec!laridad y &ecani&$ de reacci'n a partir de l$ c$ncept$ %!nda&entale de la cinética. Aplicand$ la *a"ilidade y dearr$lland$ actit!de y al$re.
ACTIVIDADES: L$ al!&n$ re$lerán ejercici$ d$nde e apli!en l$ apect$ it$ en clae. En ete apartad$ incl!ye pr$"le&a. A- &i&$0 aitirán a la ae$r-a para la re$l!ci'n de l$ pr$"le&a.
A0/(4()*) N,. $. D+/+r-('*r *2 1'()*)+2 )+ * 0,'2/*'/+ )+ 4+,0()*) )+ r+*00(6' )+ *01+r), * 2(2/+-* )+ r+*00(6': *7 S(2/+-* &,-,83'+, 97 S(2/+-* &+/+r,83'+, O9+/(4,: I)+'/(;(0*r +<r+2(6' 0('3/(0* *r* )(;+r+'/+2 2(2/+-*2 )+ r+*00(6'. S,10(6': La !nidade ar-an de ac!erd$ al ite&a d$nde e e%ect#a la reacci'n.
*7 S(2/+-* &,-,83'+, r i =
1 dN i V dt
''
r i =
moles de i formados
=
(volumen del fluido) (tiempo)
1 dN i moles de i formados = S dt (superfici e de sólido) (tiempo)
97 S(2/+-* &+/+r,83'+,
'
r i
=
1 dN i w dt
=
moles de i formados (masa de sólido) (tiempo)
A0/(4()*) N,. ". E-+*r + -3/,), )+ +2/*), +2/*0(,'*r(, *r* * r+*00(6' O9+/(4,: C,-*r*r /+6r(0*-+'/+ = +<+r(-+'/*-+'/+ * 0('3/(0* )+ 1'* r+*00(6' +-+*'), + -3/,), )+ +2/*), +2/*0(,'*r(, El i+!iente &ecani&$ e *a pr$p!et$ para la $1idaci'n de a&$niac$ en la preencia de ClO. @:G QClO
k 1 k 2
@:> Q O> @:> QO> >:@O
@:> Q :OCl
→
@O Q :> O
→
k 3 →
k 4 →
:@O Q O:l :> O Q @>O
O"ten+a !na e1prei'n para la el$cidad de %$r&aci'n del @ >O !e c$nten+a #nica&ente la c$ncentraci$ne del O>0 @:G y ClO y la c$ntante de el$cidad de reacci'n. −r HNO r H r N = = 2O
2
2O
1
1
− r HNO =2 r N
2O
2
r N =−2 k 4 C HNO
2O
(a) 2
r HNO= k 3 C NH C O −2 k 4 C HNO 2
2
(")
r NH =k 1 C NH C ClO −k 2 C NH C O −k 3 C NH C O 2
3
2
2
2
2
(c )
0 =k 1 C NH C ClO− k 2 C NH C O − k 3 C NH C O 3
2
2
2
2
−k C NH C ClO=−C NH [ k C O + k C O ] 1
3
2
2
−k 1 C NH C ClO 2
C NH = 2
2
=−C NH
3
k 2 C O + k 3 C O
3
2
2
2
k 1 C NH C ClO 3
k 2 C O + k 3 C O 2
2
2
0 = k 3 C NH C O −2 k 4 C HNO 2
2
−k 3 C NH C O 2 =C HNO −2 k 4 2
C HNO =
√
( )[
C HNO =
r N
2O
1 2
k 3
2 k 4
=−2 k 4
[
r N =− 2O
r N
2O
[
2
k 3 C NH C O 2
2
2 k 4
3
2
k 2 C O + k 3 C O 2
2
k 3 K 1 C NH C ClO C O 3
2 k 4 ( k 2 C O
2
3
3
k 2 C O + k 3 C O 2
2
+ k C O )
k 3 K 1 C NH C ClO C O
=
]
k 1 C NH C ClO C O
2
2
2
1 2
]
]
−k 3 K 1 C NH C ClO k 2+ k 3 3
U'()*) )+ C,-+/+'0(* II. I';1+'0(* )+ * /+-+r*/1r* 2,9r+ * 4+,0()*) )+ r<'. Calc!lar pr$"le&a del e%ect$ de la te&perat!ra $"re la el$cidad de rn1
&ediante la ec!aci'n de Arr*eni!0 &ediante el análii e interpretaci'n dat$ . Aplicand$ la *a"ilidade y dearr$lland$ actit!de y al$re.
de
ACTIVIDADES: L$ al!&n$ re$lerán ejercici$ d$nde e apli!en l$ apect$ it$ en clae. En ete apartad$ incl!ye pr$"le&a. A- &i&$0 aitirán a la ae$r-a para la re$l!ci'n de l$ pr$"le&a.
A0/(4()*) N,. >. E4*1*0(6' )+ * E'+r8?* = 0,+;(0(+'/+ )+ ;*0/,r )+ ;r+01+'0(*. O9+/(4,: D+/+r-('*0(6' )+ * +'+r8?* )+ *0/(4*0(6' *r* r+*00(,'+2 0,' 9*2+ )*/,2 +<+r(-+'/*+2 )+ /+-+r*/1r* = )+ 0,+;(0(+'/+ )+ 4+,0()*) )+ r+*00(6'. E+-, $: C,(2(6' +'/r+ ),2 -,301*2 )(;+r+'/+2. J!diana y Saa (>??) et!diar$n la traneteri%icaci'n n$ catal-tica de aceite de c$lza para pr$d!cir "i$dieel en c$ndici$ne !percr-tica. Una de la aria"le !e et!diar$n %!e la te&perat!ra y enc$ntrar$n l$ i+!iente re!ltad$ c$n repect$ a la c$ntante de el$cidad 0 70 ⁰C
G??
G
G<
G
;
J0
?.??;
?.?;
?.?>H
?.?
?.??G
Deter&inar la ener+-a de actiaci'n de eta reacci'n y la c$ntante de el$cidad a G>< ⁰C.
S,10(6': Para eal!ar la ener+-a de actiaci'n e re!iere de4 a) 7ran%$r&ar la ec!aci'n de Arr*eni! a %$r&a lineal4 − E a/ RgT
k =k o e
Ea 1 lnk =ln k o − R g T
") 7ran%$r&ar l$ dat$ a la te&perat!ra a"$l!ta (J)
c) S!tit!ir l$ al$re c$rrep$ndiente en la ec!aci'n lineal de Arr*eni! para %$r&ar !n ite&a de ec!aci$ne lineale. 8er ta"la @$. 7a"la @$. 7ran%$r&aci'n de la !nidade de te&perat!ra y el l$+arit&$ de J. 70 ⁰J 7
Ln J
<;G.<
>G.<
<.<
;?.<
;?.<
.H;? H
.?><< >
G.H>;
>.HH;
>.<>H<
?.??;;
?.???; <
?.??<H
?.??>? <
?.??G<< G
d) Realizar el aj!te p$r &-ni&$ c!adrad$ para deter&inar etad-tica&ente la pendiente ( Ea/Rg ) y la $rdenada al $ri+en (l nKo)
lnk vs 1/T 0 0 -1
0
0
0
0
0
0
-2 LnK -3 -4
f(x) = - 5666.88x + 4.98 R² = 0.99
-5 -6 1/T
e) De ac!erd$ a la reacta $"tenida e deter&ina la ener+-a de actiaci'n y el al$r del %act$r de %rec!encia0 c$&$ e &!etra a c$ntin!aci'n4 Ea ∗1 R Lnk = LnA − T LnA =4.9827
&<.H
2
r =0.994
− Ea =m R Ea=−(−5666.9 )
(
1.987
Ea=11056.224
cal mol K
)
cal mol
T =325 °C = 598.15 ° K A =145.49
k = A exp (
k =145.47 exp
(
− Ea RT
)
−11056.224 ( 1.987∗598.15 )
)
−1
k =0.01130 s
E+-, ": O9+/(4,: D+/+r-('*0(6' )+ * +'+r8?* )+ *0/(4*0(6' * )(;+r+'/+2 0,')(0(,'+2 )+ /+-+r*/1r*. A ?? J el nn$nan$ e dec$&p$ne tér&ica&ente (e r$&pe en &$léc!la &en$re) >? ece &á rápid$ !e a ??? J. enc$ntrar la ener+-a de actiaci'n para eta dec$&p$ici'n.
S,10(6': •
Partiend$ de la ec!aci'n de Arr*eni!0 e aj!ta la e1prei'n para d$ etad$ di%erente de te&perat!ra/ e decir4
k = A 0 exp
k 2 k 1
ln
exp
= exp
( ) − Ea RT
( ) − ( ) − Ea RT 2
Ea RT 1
( ) ( k 2 k 1
•
=
1 Ea 1 − R T 1 T 2
)
De ac!erd$ al en!nciad$ del pr$"le&a4 e1prei'n anteri$ c$n
ln ( 20 )=
(
Ea 1 1 − 1.987 1000 1100
Ea=65477.72
R=1.987
cal mol K
k 2= 20 k 1
y !tit!yend$ en la
e $"tiene4
)
cal mol
E+-, >: O9+/(4,: D+/+r-('*0(6' )+ * +'+r8?* )+ *0/(4*0(6' = *r@-+/r, )+ ;r+01+'0(* Cada >> de &ay$ !na per$na ie&"ra !na e&illa de andia. 6inal&ente0 lle+a el d-a en !e &ad!ra la andia0 ent$nce e rec$+e. P$r !p!et$ al+!n$ a3$ $n &al$0 c$&$ en H?0 c!and$ l$ parar$ e c$&en la e&illa. De t$da &anera ei a3$ %!er$n "!en$ y para et$ e *an ta"!lad$ el n#&er$ de d-a de creci&ient$ %rente a la te&perat!ra &edia diaria de la te&p$rada de creci&ient$. TA%ecta la te&perat!ra la el$cidad de creci&ient$ Si e ai0 calc!le la ener+-a de actiaci'n. A3$ Dia de creci&ient$
H;
H;;
H>
H
H<
H
;
<
;
;
H?
7e&perat!r a &edia (VC)
k = A 0 exp
>>
>G.
>.G
>.G
>.
( − ) Ea RT
Linealizand$ Ea ln ( k ) =ln ( A0 ) − RT
d-a de creci&ient $
Ln (d-a de creci&ient$ )
>H<.<
?.??GG
;
.
>H.<<
?.??GG;>
<
.><>
>HH.<
?.??GGGH
;
.G??
>H;.<
?.??GGH
;
.G<;?G
>H.><
?.??GGH ;
H?
.HH?H;
>H<.<
?.??GG?? H
.G?
7 (J)
7
>>.;
De ac!erd$ a la +rá%ica e $"tiene !e4 Ea =3392 R
Ea=3392 ( 1.987 )=6739.9
cal mol
A0/(4()*) N,. . E4*1*0(6' )+ 0,+;(0(+'/+ )+ ;*0/,r )+ ;r+01+'0(* +-+*'), + -3/,), )+ C,(2(,'+2. O9+/(4,: D+/+r-('*0(6' )+ 0,+;(0(+'/+ )+ 4+,0()*) )+ r+*00(6' *r* 1'* r+*00(6' 9(-,+01*r +-+*'), + -3/,), )+ 0,(2(,'+2. E+-, $: Calc!lar la el$cidad de c$lii'n de la &$léc!la de @ > y O > en aire a "ar y G?? ⁰J i el diá&etr$ de !na &$léc!la de @ > e G.? A y el de O > e G.? A. T,!é e%ect$ $"re la el$cidad de c$lii'n de la &$léc!la ante &enci$nada tendrá !n a!&ent$ de ? ⁰C0 ea c!antitati$ en la &edida de l$ p$i"le
S,10(6': Para la $l!ci'n del pr$"le&a e e&plea la e1prei'n &ate&ática para la c$lii$ne de d$ &$léc!la e%érica/ D*/,2:
T =300 ° K A = δ N =3.80 ´ A =3.8∗10
m
B =δ O =3.60 ´ A =3.6∗10
m
−10
2
−10
2
x N =0.78 2
x O =0.21 2
δ AB=
δ A + δ B 2
( 3.8∗10− + 3.6∗10− ) = =3.7∗10− 10
10
2
10
m
g g 32 )( ) PM A PM B mol mol Kg M AB= = = 2.615∗10−26 molec N AV ( PM A + PM B ) 23 molec ( 28 +32 ) g (1000 ) 6.023∗10 mol mol
(28
¯ ¿ ( 300 K ) mol K ¯ 0.78∗1 ¿ ¿ 19 molec ¿=1.8835∗10 3 cm y A P 23 molec ' C A = N AV C A = N AV =6.023∗10 ¿ RT mol 83.14 cm
'
C A =1.8835∗10
25
3
molec m
83.14 cm
3
3
¯¿ ( 300 K )
mol K
0.21∗1
¿=5.0711∗10 '
C B= N AV C B= N AV
y B P RT
¯¿ ¿
18
molec 3 cm 23
=6.023∗10
molec ¿ mol
'
C B=5.0711∗10
' A
2 AB
' B
AB =δ C C
¿ ( 3.7∗10
− 10
m)
2
24
molec 3
m
[
(
8 ! K B T
M
]
1 2
1.8835∗10
25
molec 3 m
)(
24
5.0711∗10
molec 3 m
AB =2.67∗10
34
)
[
(
)
− 23 Kg m
8 ! 1.38∗10
2
2
s K −26
2.615∗10
( 300 K )
Kg molec
]
1 2
molec 3
m s
T =310 ° K
Para !na
¯ ¿ ( 310 K ) mol K ¯ 0.78∗1 ¿ ¿ 19 molec 25 molec ¿=1.8228 ∗10 =1.8228 ∗10 3 3 cm m 23 molec ' C A =6.023∗10 ¿ mol 83.14 cm
83.14 cm
3
¯¿ ( 310 K )
3
mol K
¯ ¿ molec molec ¿= 4.908∗1018 =4.908 ∗1024 3 3 0.21∗1 ¿ cm
m
'
C B =6.023∗10
AB =( 3.7∗10
−10
m)
2
(
23
molec ¿ mol
25 molec 1.8228 ∗10 3 m
)(
24 molec 4.908∗10 3 m
)
[
(
−23 Kg
8 ! 1.38∗10
2
) 2
m
s K −26
2.615∗10
( 310 K )
Kg molec
]
1 2
34
AB =2.48∗10
molec 3
m s
E+-, ": C,(2(6' +'/r+ ),2 -,301*2 (81*+2 A te&perat!ra p$r de"aj$ de ?? J la reacci'n
(
2 A → B
) [ ] . El diá&etr$
−107 k# k 2= 1.175" 10 exp 11
de e+!nd$ $rden c$n
RT
&$lec!lar $"tenid$ p$r di%racci'n de electr$ne e M A= M B
i+!e !na cinética 3
cm mol s
−10
5.12" 10
m
0 c$n
?? +&$l. Calc!lar la c$ntante de el$cidad epeci%ica !e
predice la te$r-a de c$lii$ne para la reacci'n anteri$r a ;>< J.
S,10(6': •
De ac!erd$ c$n la te$r-a de c$lii$ne0 la el$cidad de la reacci'n 2 A → B
eta dada p$r4
(
M A + M B r =C A $ 8 !RT M A M B 2
2
1 /2
)
− Ea
e RT
−10
$ =5.12 " 10
(
m
7
R= 8.30 " 10
−8
2
k =(5.12 " 10 )
(
(
7
8 ! 8.30 " 10
) (725 )
100 cm 1m
5.12 " 10
−8
cm
erg # =8.314 molK molK
100 + 100 10000
−10 −17.75
k =4.55 "10
)=
e
)
1/ 2
e
[
−−107000 ( 8.314 ) (725 )
3
cm molec%la s
]
k =4.55 " 10
−10
−17.75
e
3
(
)
[ ] 3
cm cm 23 molec%las 14 −17.75 =2.74 " 10 e 6.02 " 10 molec%las mol mol s
3
cm k =5.35" 10 mol s 6
6
2
r =5.35 "10 C A
[ ] mol 3
cm s
U'()*) )+ C,-+/+'0(* III. E01*0(6' 0('3/(0* )+ 1'* r+*00(6' 1?-(0*. Calc!lar el $rden de reacci'n de l$ di%erente tip$ de reacci$ne4 irreeri"le y reeri"le &ediante el &ét$d$ inte+ral0 di%erencial y el$cidade iniciale0 analizar y dic!tir l$ re!ltad$ para eta"lecer la ec!aci'n cinética/ y c$¶rl$ c$n l$ re!ltad$ $"tenid$ al !tilizar !n $%t5are . Aplicand$ la *a"ilidade y dearr$lland$ actit!de y al$re.
ACTIVIDADES: L$ al!&n$ re$lerán ejercici$ d$nde e apli!en l$ apect$ it$ en clae. En ete apartad$ incl!ye pr$"le&a. A- &i&$0 aitirán a la ae$r-a para la re$l!ci'n de l$ pr$"le&a.
A0/(4()*) N,. 5. D+/+r-('*0(6' )+ Or)+' )+ r+*00(6' +-+*'), + M3/,), )+ D(;+r+'0(*! I'2+00(6' + I'/+8r*0(6'. O9+/(4,: D+/+r-('*0(6' + ,r)+' )+ r+*00(6' +' 1'* r+*00(6' (rr+4+r2(9+ +-+*'), + -3/,), )(;+r+'0(*! I'2+00(6' = )+ ('/+8r*0(6'. M3/,), D(;+r+'0(* E+-, $: M3/,), D(;+r+'0(* *r* 1'* r+*00(6' )+ (2,-+r(*0(6' La i$&erizaci'n irreeri"le A
B e e%ect#a en !n react$r p$r l$te y l$ dat$
!e e $"tienen $n4 t &in
C A (&$ld&G)
?
G
>.H
<
>.><
.<
?
>
?.<
<
?.><
;.<
?.?;
Deter&ine la $rden de reacci'n y la c$ntante de el$cidad.
S,10(6': a) Para e&plear ete &ét$d$ e t$&a c$&$ "ae la e1prei'n de el$cidad de reacci'n de la %$r&a +eneral4 −& C A r − = = k C A( A a. & ") P$teri$r&ente0 la e1prei'n anteri$r a %$r&a lineal e&pleand$ la pr$piedade de l$ l$+arit&$ −& C A r ln ln − = =lnk + (ln ( C A ) ( ) A a. &
(
)
c) Deter&inar &ej$r el p$lin$&i$ !e &á e aj!te a l$ dat$ e1peri&entale. Se +ra%ica la c$ncentraci'n c$ntra el tie&p$
Ca vs t 5 4 3 CA
f(x) = 0.01x^2 - 0.4x + 4 R² = 1
2 1 0 0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
t
%) Dep!é e deria la ec!aci'n repect$ al tie&p$(t) y e $"tienen l$ dat$ c$rrep$ndiente a la deriada4 Ln CA
dCAdt
Ln(dCAdt)
.GH
?.?
?.H>
.?
?.G
.?
?.
?.G?
.>
?.G;
?.>
.G
?.??
?.>?
.
?.G
?.
.
.GH
?.?
>.G
>.
?.?<
G.?
+) A*$ra0 e +ra%ica de ac!erd$ a la linearizaci'n de la e1prei'n cinética4
Ln(-dCA/dt) vs LnCA -3.00
-2.00
-1.00
0.00 0.00 -0.50
1.00
2.00
-1.00 f(x) = 0.51x - 1.62 -1.50 R² = 1
Ln(-dCA/dt)
-2.00 -2.50 -3.00 -3.50 Ln CA
*) De eta +ra%ica e $"tiene tant$ el $reden c$&$ la c$ntante de el$cidad de reacci'n4 n?.< e1p(.>)?.H
M3/,), ,r I'2+00(6' *'@(2(2 )+ 1'()*)+27 Para la dec$&p$ici'n del acetalde*-d$ a &etan$ y &$n'1id$ de car"$n$0 la c$ntante de el$cidad de reacci'n J a ;H J e ?.GG< lt. &$l CH 4 + CO→CH 3 CHO
.
a) C!ál e el $rden de reacci'n y el al$r del c$e%iciente cinétic$
S,10(6': De ac!erd$ c$n l$ dat$ dad$0 e p!ede perci"ir !e la !nidade c$rrep$nden a !na cinética de e+!nd$ $rden/ e decir4 •
Al c$niderar !e e de pri&er $rden0 la !nidade de la c$ntante c$rrep$nder-an a e+!nd$ 4 1−n
k ¿( conc) )
−1
s
D$nde n $rden de reacci'n 1−1
k ¿( conc) )
−1
s
−1 s
•
Al c$niderar !e e de e+!nd$ $rden0 la !nidade de la c$ntante c$rrep$nder-an a lt. &$l 4 1− n
−1
k ¿( conc) )
s
¿)
mol)s
a) C!al e el al$r de la c$ntante Jp en !nidade de Pa a $l!&en c$ntante. 1− n
k* = Ka ( RT )
k* =0.335 ( 8.314∗791 ) −5
k* =5.1∗10
1− 2
=5.09∗10−8 Pa−1 s−1
M3/,), D(;+r+'0(* +-+*'), )(;+r+'0(*2 ;('(/*2 = -3/,), 8r@;(0,. O9+/(4,: D+/+r-('*r + ,r)+' )+ r+*00(6' +-+*'), + -3/,), )+ )(;+r+'0(*2 ;('(/*2 = -3/,), 8r@;(0, = 21 0,-*r*0(6' r,9+-* : Deter&inar el $rden de reacci'n y el pará&etr$ cinétic$ e&pleand$ el &ét$d$ de di%erencia %inita de ac!erd$ a l$ dat$ rep$rtad$ en la ta"la. S,10(6': dP •
Inicial&ente e deter&inará
dt
0 a partir de l$ i+!iente dat$.
Mét$d$ t(&in)
P(&&:+)
?
1
y
∆ y ∆ x
rá%ic$
@!&éric$
;0<
0G
0
>0<
?0<
>0<
G
0>
?0H;
<
>0<
>0<
>
?0
?0;
?0G
?
<0
<
G0G
?0
?0
?0<
<
;0H
<
>0
?0>
?0G<
?0G
>?
H0
•
<
0<
?0G
?0><
E&pleand$ el Mét$d$ n!&éric$.
Para el punto inicial
dP = − 3 ⋅ P 0 + 4 ⋅ P 1 − P 2 = − 3 ⋅ 7,5 + 4 ⋅ 10,5 − 12,5 1,4 2 ⋅ ∆t 2 ⋅ 2,5 dt 0 Para puntos intermedios
dP = P i +1 − P i −1 2 ⋅ ∆t dt i dP = P 2 − P 0 = 15,8 − 7,5 = 0,83 2⋅5 dt 1 2 ⋅ ∆t dP = P 3 − P 1 = 15,8 − 10,5 = 0,54 2⋅5 dt 2 2 ⋅ ∆t
dP = P 4 − P 2 = 17, − 12,5 = 0,36 2⋅5 dt 3 2 ⋅ ∆t Para punto final
dP = P i −2 − 4 ⋅ P i−1 + 3 ⋅ P i = 15,8 − 4 ⋅ 17, + 3 ⋅ 1,4 = 0,24 2 ⋅ ∆t 2⋅5 dt 5 Utilizand$ P$ly&at* <0? Static r 2 = 0!7
→ Para un polinomio de cuarto grado
a? ;0<>; a 0G>< a> ?0?; ?0??>
?0>
aG 0G1? a
?<
P = a 0 + a1 ⋅ t + a 2 ⋅ t 2 + a 3 ⋅ t 3 + a 4 ⋅ t 4
dP dt
= 1,3124
Al derivar cuando t=0, dP
t(&in)
dt
>0<
0??>
<
?0;;;
?
?0<?
<
?0G<
>?
?0>?<
M3/,), I'/+8r* a) Para e&plear ete &ét$d$ e t$&a c$&$ "ae la e1prei'n de el$cidad de reacci'n de la %$r&a +enera para !na reacci'n del tip$ A B 4 −r A= b)
−& C A &
= k C A(
P$teri$r&ente0 e inte+ra al+e"raica&ente y e !p$ne !n $rden de reacci'n. Eta e1prei'n e álida para al$re di%erente a la !nidad −(
−C A & C A= k& 1−(
C A
=−k&
1 −( 1
− − C −C ) =−k& ( 1 −( 1 ( A
1 ( Ao
1−(
C A
−C 1Ao−( =( ( −1 ) k
1−(
C A
1−( = ( ( −1 ) k + C Ao
Et$ c$rrep$nde a !na ec!aci'n lineal4 1−(
y =C A
m=( ( −1 ) k x = 1− (
+ =C Ao
c) Para !n $rden i+!al a la !nidad la e1prei'n e4 ln
C A C Ao
=−k
!e c$rrep$nde a !na ec!aci'n lienal4 y = ln
C A C Ao
m=−k
E+-, ": La c$&p$ici'n en %ae +ae$a de la reacci'n 2A %!e &$nit$reada p$r &edi$ de la prei'n t$tal P 7 4
T(+-, 27
r+2(6' T,/*! T! T,rr7
?
??
??
G>>
>??
>
G??
>
??
><
Deter&ine la $rden de reacci'n y la c$ntante de el$cidad.
O9+/(4,: R+2,10(6' )+ 1' r,9+-* +' +-+*'), r+2(,'+2 /,/*+2 S,10(6': •
•
Para le deter&inaci'n del $rden c$n éte &ét$d$0 e de"e !p$ner el $rden de reacci'n y e inte+ra la e1prei'n $ !tilizar la %$r&a +eneral !e e decri"i' anteri$r&ente. Pri&er$ e c$l$ca la prei'n parcial en %!nci'n de la prei'n t$tal. P A 0 − P A 2
=
PB − PB 0 1
P A 0− P A PB = 2 P A = P A 0−2 PB PT = P A + PB P A 0− P A PT = P A + 2 2 PT =2 P A + P A 0− P A P A =2 PT − P A 0
S1,'(+'), Or)+' 0+r,! )* 1'* 0,rr+*0(6' )+ .5 H −& P A
−r A=
r
&
2
=k P A0
=0.8756
S1,'(+'), Or)+' 1',! )* 1'* 0,rr+*0(6' )+ ." H −r A=
ln
r
−& P A &
=k P A
[ ]
2
P A 0 P A
= k
=0.9672
S1,'(+'), Or)+' ),2! )* 1'* 0,rr+*0(6' )+ $## H! 01=* 2,10(6' +2 * 6/(-*. −r A=
−& P A &
=k P A2
P A
P A
??
?.??><
>
?.???HG
;
?.??<>
G
?.??;G<>H
>
?.??H><;
1/PA vs t 0.01 0.01
f(x) = 0x + 0 R² = 1
0.01 1/PA
Linear ()
0 0 0 0
50 100 150 200 250 300 350 400 450 t
r
2
=1.0 −5
m =k =1.611∗10
E+-, >: O9+/(4,: D+/+r-('*0(6' )+ 0,'4+r2(6' * )(;+r+'/+2 /(+-,2 )+ r+*00(6'. Se intr$d!ce reacti$ ac!$$ A c$n !na c$ncentraci'n inicial Ca$ &$ll en !n react$r p$r l$te0 d$nde reacci$na para %$r&ar el pr$d!ct$ R de ac!erd$ c$n la reacci'n A → R . la c$ncentraci'n de A e &$nit$re$ en ditint$ tie&p$0 $"teniénd$e t (&in)
Ca (&$l&G) ?
???
??
>??
GGG
G??
>
??
>??
Enc$ntrar la c$neri'n del reacti$ dep!é de < *$ra en el react$r para !n e1peri&ent$ c$n Ca$
S,10(6': •
S!p$niend$ !e la reacci'n e de pri&er $rden4
ra =kCa &Ca = ra & &Ca = kCa &
Inte+rand$ dede CaCa$ en t? ln
( )= Ca Cao
k
ra%icand$ l$ dat$ cinétic$ de ac!erd$ a eta ec!aci'n
α=1 2 1.5
ln (Ca/Cao)
f(x) = 0x + 0.18 R² = 0.95
1 0.5 0 0
50
100 150 200 250 300 350 400 450 t (min)
Se $"era !e l$ dat$ i c$rrep$nden a ete &$del$ pr$p!et$/ in e&"ar+$0 e1iten $tr$ $rdene c$n !n &ej$r aj!te.
S1,'(+'), 1+ * r+*00(6' +2 )+ " ), ,r)+'
ra =k Ca
2
&Ca = k Ca2 &
Inte+rand$ dede CaCa$ en t? 1 1 − =k Ca Cao
ra%icand$ l$ dat$ de ac!erd$ c$n eta ec!aci'n
α=2 0 0
f(x) = 0x + 0 R² = 1
0 1/a-1/a! 0 0 00
50
100 150
200
250
300 350
400
450
t (min)
Se $"era !e l$ dat$ e aj!tan a ete &$del$0 p$r l$ !e e c$ncl!ye !e la reacci'n e de e+!nd$ $rden De la +ra%ica e $"tiene el al$r de 4 3
−5
k =1 " 10
m mol m,n
L* 0,'4+r2(6' )+ r+*0/(4, )+2132 )+ 5 J,r*2 2+r@: C$n Ca$
1 1 = + ( 1" 10−5 ) (5 "60 ) Ca 500 3
Ca=200 mol / m
La c$neri'n e4 x =
Cao−Ca 500 −200 = =0.6 Cao 500
E+-, : O9+/(4,: R+*0(,'*r 0,'0+'/r*0(6' 0,' * 0,'4+r2(6' Un li!id$ A e dec$&p$ne de ac!erd$ c$n !na cinética de pri&er $rden0 e%ect!ánd$e !na c$neri'n del
S,10(6': •
E1prea&$ la ec!aci'n del "alance &$lar para react$r p$r l$te/
&Na = raV &
•
En %!nci'n de la c$neri'n
− Nao
•
& xa &
=raV
Ec!aci'n cinética de pri&er $rden −ra= kCa kCao (1 − x a)
•
C$&"inand$ la e1prei$ne anteri$re4
& xa &
=k ( 1− x a) Inte+rand$ y eal!and$ el c$e%iciente de el$cidad de reacci'n e $"tiene4
•
−ln ( 1− x a )= k Eal!and$ c$n x a=0.5 y t < &in −1
k =0.1386 m,n
El tie&p$ adici$nal para alcanzar !na c$neri'n del ;< = e4
•
ln
(− ) 1− 0.5
1
0.75
=0.1386 m,n− 1
=5 m,n
V+,0()*)+2 )+ r+*00(,'+2 ('(0(*+2 O9+/(4,: E'0,'/r*r ,r)+'+2 )+ r+*00(6' 0,',0(+'), *2 4+,0()*)+2 ('(0(*+2. La &et$d$l$+-a e "ae en enc$ntrar linealizar la ec!aci'n de el$cidad de reacci'n y aj!tarla en %$r&a lineal/ e decir4 −r Ao=
•
−& C A &
( =k C Ao
7$&and$ l$+arit&$ e enc!entra4
ln ( 〖−r 〗 Ao )= ln
(
−& C A &
)=
ln k + ( C Ao
E+-, 5: Calc!lar la c$ntante de el$cidad para l$ i+!iente dat$4
# "0 molHBr
− r "
dm 3
molHBr 0
m
?0
?0?;G
?0<
?0;
0G
>
0
>0
3
⋅h
S,10(6': Mét$d$ de &-ni&$ c!adrad$ y = a 0 + a1 x1
Σ( y ) = n ⋅ a0 + a1Σ( x1 ) Σ( x ⋅ y) = a0 Σ( x) + a1Σ( x1 ) 2
y = ln −
!onde a 0 = ln ( $ )
dC A dt
x = ln C A
0
, a1
, n es el n"mero de datos e#perimentales
= α
$ Reali%ando las sumatorias $ sustitu$endo los datos tenemos &ue'
− 21,24 = 5 ⋅ a0 + a1 ⋅ ( − 0,16) 15,1236 = a 0 ⋅ ( − 0,16 ) + a1 ⋅ ( 8,1807 ) Resolviendo el sistema de ecuaciones tenemos &ue'
α
a0
= −
a1
=
3,11
1,4018
= 1,4018 ≈ 2
ln ( k ) = −3,11
k = e −3,11 = 0,0185 dm
3
mol ⋅ h
R+*00(,'+2 R+4+r2(9+2 O9+/(4,: D+/+r-('*0(6' )+ ,2 0,+;(0(+'/+2 0('3/(0,2 *r* 1'* r+*00(6' )+ r(-+r ,r)+' 01*'), 1', )+ ,2 r,)10/,2 /(+'+ 1'* 0,'0+'/r*0(6' */*. E+-, : La reacci'n en %a ac!$a4 % &
"
tranc!rre de ac!erd$ c$n l$ dat$ i+!iente4 7 (&in)
?
G
<
??
?
Ca (&$lL)
?.>G
?.
?.>
?.?><
?.?;H<
-
?.?H
Dat$ adici$nale4 Ca$?.>G &$lL / Cr$? y C$<< &$lL. Ded#zcae ! ec!aci'n cinética.
S,10(6': •
Dad$ !e la c$ncentraci'n de S e &!y eleada a c$¶ci'n de la de l$ de&á c$&p$nente p$de&$ a!&ir !e el $rden de reacci'n c$n repect$ a ete c$&p$nente e cer$0 de &$d$ !e la ec!aci'n ete!i$&etria a eal!ar erá %
"
•
Para eta reacci'n reeri"le de pri&er $rden e tiene4
(
−¿ 1−
)
xA M + 1 k = xAe M + .Ae 1
t (&in)
C A
1 A
Ln(1 A1 Ae)
?
?.>G
?
?
G
?.
?.>?>H><
?.G>>H?H
<
?.>
?.GG>H;
?.?<H>
??
?.?><
?.G;;GHHH
?.H;>??G;
?
?.?;H<
?.<GH?<<
.
?.?H
?.;>H?
•
ra%icand$ el tér&in$ del l$+arit&$ c$ntra el tie&p$ e $"tiene4 1.6 1.4
f(x) = 0.01x - 0 R² = 1
1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0
20
40
60
k 1
M =
80
100
120
140
M + 1 =0.0093 M + .ae
CRo 0 = =0 CAo 0.1823
y
k 1= 0.0065
kc =
k 1 k 2
=
M + .ae 1− .ae
k 2= 0.0024 kc =2.7
La ec!aci'n cinética !eda de la i+!iente %$r&a
.Ae =0.729
160
180
(
−r A= k 1 C A −
C R kc
(
−r A= 0.0065 C A −
)
C R 2.7
)
E+-, : O9+/(4,: D+/+r-('*0(6' )+ ,2 0,+;(0(+'/+2 0('3/(0,2 *r* 1'* r+*00(6' )+ r(-+r ,r)+' Una $l!ci'n c$ntiene !na !tancia A c$n c$ncentraci'n de . l"&$l%t G0 éta e &ezcla c$n !na cantidad i+!al de $tra $l!ci'n !e c$ntiene !na $l!ci'n B de c$ncentraci'n .? l"&$l%t G. La &edici$ne de Ca c$ntra el tie&p$ e &!etran a c$ntin!aci'n. Si e !p$ne !e la reacci'n e reeri"le y de pri&er $rden en a&"a direcci$ne0 enc!entre la el$cidad de reacci'n epeci%ica. 7 (&in)
?
?.<
.?
.<
Ca(l"&$l%tG )
?.?
?.;
?.?
?.<G ?.<G ?.<>; ?.<>> ?.<>
"
>.?
$ 1
G.?
.?
<.?
?.? ?.<>
$ 2
S,10(6':
(
)
.a M + 1 k −¿ 1− = .ae M + .ae 1
Ca (I"&$l%tWG)
t (&in) ? ?.<
?. ?.;
C" ?.H ?.>
Xa
In( XaXae)
XaXae ?
?.><
?
?
?.><;
?.><G? H
.< > G
En e!ili"ri$ •
?.
?.H
?.<G
?.><
?.;G<
?.<G
?.>H><
?.;<<
?.<>;
?.G>><
?.;;
?.;><;
.><>;>H
?.>
.;G<H ;
?.H;<;
>.HH>H
?.H;<
G.;H<
?.G><
?.<>>
?.;;
?.G;<
?.HH><;
.H>> G
<
?.<>
?.;;
?.G<
?
?
?.<>
?.;;
?.G<
?
?.<>
?.;;
?.G<
?
ra%icand$ para enc$ntrar l$ pará&etr$ cinétic$ e $"itene/ 6 5 4 -In(1-Xa/Xae)
f(x) = 1.23x + 0.01 R² = 1
3 2 1 0 0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
t(min)
k 1
M =
M + 1 =1.232 M + .ae
C+o 1.0 = = 0.625 Cao 1.6
y
.ae =0.35
3.5
4
4.5
k 1= 0.7392
kc =
k 1 k 2
=
M + .ae 1− .ae
k 2= 1.1 kc = 0.672
•
La ec!aci'n cinética !eda de la i+!iente %$r&a
(
−r A= k 1 C A −
(
C B kc
−r A= 0.7392 C A −
)
C B 0.672
)
R+*00(,'+2 +' *r*+, O9+/(4,: D+/+r-('*r ,2 *r@-+/r,2 0('3/(0,2 *r* 1'* r+*00(6' -K/(+ +' *r*+, E+-, : S!p$n+a !e la dec$&p$ici'n en %ae li!ida de A e llea a ca"$ &ediante el i+!iente e!e&a cinétic$4 % %
$ 1
$ 2
& &
* *
La reacci'n e llea aca"$ i$tér&ica&ente en !n react$r p$r l$te. Dat$ adici$nale CR$ &$lL A l$ ??? CR .> &$lL y C S ?.. O"ten+a la c$ntante y > a- c$&$ C7 a l$ ??? .
S,10(6': Deter&inaci'n de la cinética de la epecie R :
−r R =
−& C R &
=C R ( k 1+ k 2 )
r / =k 1 C R r V =k 2 C R •
−¿(
Inte+rand$4 C R C R 0
)=(k 1 + k 2 ) −(k 1 +k 2)
C R=C Ro e
¿(
( k + k )= 1
2
C R
) ¿( 4 ) C Ro 1.2 1 = = 0.0012
1000
s
−( k +k )
r / =k 1 C Ro e
•
1
2
S!tit!yend$ eta !lti&a ec!aci'n en r / −(k 1 + k 2)
C /−C /o=
k 1 C Ro ( e
−(k 1+ k 2)
N c$&$ C /o=0 k 1=
−C / (k + k ) −( k +k ) −1) C Ro ( e
k 1=
−0.84 ( 0.0012) 4 ( e−( 0.0012) 1000 −1)
1
1
−4
k 1= 3.6" 10
2
2
−1 )
N p$r l$ tant$ −4
k 2= 8.4 "10
•
Para c$n$cer la c$ncentraci'n C c$n C Vo =0 4 −( k 1+k 2 )
C V −C Vo =
k 2 C Ro ( e
−( k 1 + k 2 )
( 8.4 " 10− ) ( 4 )( e−( 4
C V =
−1 )
0.0012 ) 1000
−1 )
−0.0012
C V =1.95 mol / L
•
6inal&ente C Ro=C V + C / + C R +C T
C T =0.01 mol / L
R+*00(,'+2 +' r+4+r2(9+ )+ 2+81'), ,r)+' O9+/(4,: D+/+r-('*r ,2 *r@-+/r,2 0('3/(0,2 *r* 1'* r+*00(6' r+4+r2(9+ )+ 2+81'), ,r)+' E+-, : Se e%ect!ará la dec$&p$ici'n reeri"le en %ae +ae$a de tetr'1id$ de dinitr'+en$0 para dar di'1id$ de nitr'+en$4 N 2 O 4 0 2 NO 2
A prei'n y te&perat!ra c$ntante. La ali&entaci'n c$nite en N O p!r$ a 2
4
G? J y > at&. La c$ntante de e!ili"ri$ de c$ncentraci'n a G? J e $. &$lL. Calc!le la c$neri'n de e!ili"ri$ de N O en !n react$r p$r l$te de $l!&en 2
c$ntante.
4
A 0 2 B
S,10(6' $#: •
Ec!aci'n cinética
−r A= k 1 C A −k 2 C 2B •
K C =
•
En el e!ili"ri$ k 1 k 2
2
=
C B C A
De la ete!i$&etria
C A =C A 0 ( 1− xa )
C B=2 C A 0 xa •
La c$neri'n en el e!ili"ri$
( 2 C A 0 xe )2 Kc= C A 0 ( 1− xe ) 2
4 C A 0 xe 0.1= (1− xe )
C A 0=
2 mol =0.07168 L ( 0.08206 ) (340 )
4 ( 0.07168 ) xe 0.1= (1 − xe )
2
Re$liend$ para xe e $"tiene4 xe =0.441
R+*00(6' (rr+4+r2(9+ 0,'2+01/(4*2 , +' 2+r(+ O9+/(4,: D+/+r-('*r ,2 *r@-+/r,2 0('3/(0,2 *r* 1'* r+*00(6' (rr+4+r2(9+ *r* 1'* r+*00(6' +' 2+r(+ E+-, $$: Para la reacci$ne en erie "
$ 1
$ 2
#
C$n
k 1= k 2=0.01
1 m,n
Calc!le c!and$ B alcanza la c$ncentraci'n &á1i&a y el al$r de eta Ca$ > &$lL −r A=
•
−&Ca &
Inte+rand$ repect$ a A4
Ca=Caoe •
=k 1 Ca
−k 1
Inte+rand$ repect$ a B4
−r+=
−&C+ &
=−k Ca + k 2 C+=−k 1 Caoe−k + k 1 C+ 1
1
&C+ + k 1 C+= k 1 Caoe−k & 1
Re$liend$ c$n e e
k 1
=e
&C+ k + e k 1 C+ =k 1 Cao & 1
[ C+ e ] & =k Cao k 1
&
•
k 1∫ &
1
Inte+rand$
k 1
−k 1
C+=k 1 Caoe
−&C+ &
•
=−k 1 Caoe−k + k 12 Caoe−k 1
1
Para eal!ar el tie&p$ en el !e la c$ncentraci'n de B alcanza ! &á1i&a al$r0 c$rrep$nde c!and$
=
&C+ =0 &
1 1 = =100 m,n k 1 0.01
S!tit!yend$ t en C+ C+=k 1
( ) 1
k 1
−k
1
Caoe
( )=Caoe− =0.367 Cao 1
k 1
C+=2 ( 0.367 )= 0.735
1
mol L
U'()*) )+ C,-+/+'0(* IV .
i&pli%icand$ la #lti&a ec!aci'n4
C*/@(2(2 &+/+r,83'+* I2,/+r-*2 BET7. Calc!lar el área !per%icial de !n +rán!l$ catal-tic$ aplicand$ el i$ter&a de BE7 y Lan+&!ir . Aplicand$ la *a"ilidade y dearr$lland$ actit!de y al$re.
ACTIVIDADES: L$ al!&n$ re$lerán ejercici$ d$nde e apli!en l$ apect$ it$ en clae. En ete apartad$ incl!ye pr$"le&a. A- &i&$0 aitirán a la ae$r-a para la re$l!ci'n de l$ pr$"le&a.
O9+/(4,: E4*1*0(6' )+ * 21+r;(0(+ )+ 1' 0*/*(*),r 26(),. D+/+r-('*0(6' )+ @r+* 21+r;(0(* )+ 1' 0*/*(*),r ,r,2, ,r + -3/,), )+ BET = )+ L*'8-1(r. E+-, $": Calc!le el área !per%icial de !n catalizad$r de ac!erd$ a l$ i+!iente dat$4 Yrea c!"ierta p$r &$léc!la (&>) Prei'n de ap$r (Pa)
;;.GH
N A
•
.?>EQ>G
8(c&G)+
p(Pa)
.>EH
8(&G)
X (PP$)
X8(X)
?.
.
?.?????
?.??
;>.GG
G.G
>.;
?.????>;
?.?>
G
.;
;
?.????;
?.>
;>.<
G?.;
H.;
?.????H;
?.GH
GGG;;.?;
G
>.<
?.????><
?.H
;?.G
>.;
>G
?.????>G
?.<<
<;.G
>;.;
?.????>;;
?.;?
E&pleand$ la ec!aci'n de BE7 linearizada4
( C − 1) . 1 . = + V ( 1− . ) V m C V m C •
D$nde e&pleand$ !n p$c$ de al+e"ra0 e $"tiene !e la pendiente y la $rdenada al $ri+en !eda deter&inad$ p$r4 m=
(C −1 ) V m C
y
+=
1 V m C
"
H
&
?.H
8& 8n (&$l&WG) n$ &$le area (&W>)
.GHE?< ?.?>> ?.???
r,9+-*2 r,1+2/,2: D+/+r-('*0(6' )+ ,r)+' )+ r+*00(6' ,r + -3/,), I'/+8r* = )(;+r+'0(*. . Enc!entre la ec!aci'n de el$cidad de reacci'n !e repreente la c$neri'n del reactante a partir de l$ i+!iente dat$ $"tenid$ en !n react$r p$r l$te. t0 *r CR0 &$l& G
? ???
?.GGG G?
>. La reacci'n irreeri"le en %ae l-!ida4
H e llea a ca"$ en
!n react$r p$r l$te. La c$ncentraci'n inicial de S e el d$"le de R. Enc!entre la ec!aci'n de el$cidad de reacci'n !e repreente la cintica de la reacci'n de ac!erd$ a la i+!iente in%$r&aci'n. t0 &in CR0 &$l& G
? H?
H?
G; H?
< ??
G. Deter&ine el $rden de reacci'n y el al$r del c$e%iciente cinétic$ de reacci'n de la reacci'n irreeri"le en %ae l-!ida4
R + / →T + 1
e llea
a ca"$ en !n react$r p$r l$te. La c$ncentraci'n inicial de S e el triple de R. Enc!entre la ec!aci'n de el$cidad de reacci'n !e repreente la cintica de la reacci'n de ac!erd$ a la i+!iente in%$r&aci'n. t0 &in CR0 &$l&G
?
? >><
>? ?
>? G?
G? ?
. Una &!etra radiactia de Urani$ (tie&p$ de ida &edia e i+!al a <? e+!nd$) e e1p!et$ p$r !n d-a en !n c!art$ ac$ndici$nad$ para eitar radiaci$ne al e1teri$r para $"erar ! c$&p$rta&ient$. T,!é le !cede a la actiidad de la &!etra0 @$te !e el decai&ient$ de la radiactiidad c$rrep$nde a !n pr$ce$ de pri&er $rden. <. La reacci'n de tran%$r&aci'n de A para pr$d!cir B0 e&plea !na enzi&a c$&$ catalizad$r !e decri"e la cinética c$&$4
m,n) <¿ 200 C A C B mol −r A= ¿ 2 + C A
. Si e
ali&enta la enzi&a c$n !na c$ncentraci'n de 000mol/lt y la del reactante A de 0 mol/lt al interi$r de !na react$r p$r l$te. Deter&ine el tie&p$ neceari$ para !e la c$ncentraci'n %inal lle+!e a 002* mol/lt . Enc!entre la c$neri'n dep!é de !na *$ra de reacci'n en !n react$r p$r l$te para
A → R
0.5 mol C =1.1mol /¿ r A=3 C A − d$nde4 ¿ ) 2r y Ao
;. E&pleand$ el &ej$r &ét$d$ deter&ine el c$e%iciente para la reacci'n de pri&er $rden para la dec$&p$ici'n del per'1id$ de t"!til$4
( CH ) COOC ( CH ) 2 ( CH ) CO+ C 3 3
3 3
3 2
2
H6
L$ dat$ !e e preentan en la i+!iente ta"la0 e t$&ar$n c$&$ "ae a la te&perat!ra de *+ o- y !na prei'n parcial de nitr'+en$ de +2 mm.g 0 la c!al %!e !ada para la ali&entaci'n del per'1id$ al react$r. Deter&ine el c$e%iciente de el$cidad de reacci'n p$r el &ét$d$ di%erencial e inte+ral.
R+*00(,'+2 r+4+r2(9+2 . Enc!entre el tie&p$ neceari$ para alcanzar !na c$neri'n del ? = en !n react$r p$r l$te de ac!erd$ a !na reacci'n reeri"le de i$&erizaci'n de pri&er $rden para a&"a epecie0 A 0 B . D$nde la c$ntante de e!ili"ri$ e .? y el c$e%iciente de el$cidad de reacci'n directa e ?.? &in. La c$ncentraci'n de reacci'n de A e &$llt. H. En reacci$ne enzi&ática0 !na de la caracter-tica e !e la c$ncentraci'n de la enzi&a intr$d!cida en la &ezcla e Z Eo[. Para c$ncentraci$ne "aja del reactante la el$cidad e pr$p$rci$nal a la c$ncentraci'n del reactante y para c$ncentraci$ne alta de reactante la el$cidad e independiente de la c$ncentraci'n del reactante. Mic*aeli y Menten %!er$ l$ pri&er$ en e1plicar ete c$&p$rta&ient$ +eneral c$n el &ecani&$ i+!iente4 A + E ( AE )
¿
( AE )¿ R + E La caracter-tica partic!lar de ete &$del$ c$nite en !p$ner !e la c$ncentraci'n del pr$d!ct$ inter&edi$ p!ede er aprecia"le0 en c!y$ ca$ la enzi&a t$tal etá ditri"!ida c$&$4
[ Eo ] =[ E ] +[ ( AE )¿ ]
c$&$ la c$ncentraci'n de la enzi&a n$ p!ede deter&inare %ácil&ente0 ded#zcae la ec!aci'n cinética para eta reacci'n en %!nci'n del ZE$[ y ZA[ y de&!etre !e e1plica el c$&p$rta&ient$ $"erad$. En el dearr$ll$ !tilice la apr$1i&aci'n del etad$ etaci$nari$. ?. La acar$a e *idr$liza a la te&perat!ra a&"iente p$r la acci'n catal-tica de *ro&%cos ´ la enzi&a acaraa0 del i+!iente &$d$4 sacarosa sacarasa . En !n react$r dic$ntin!$ e *an $"tenid$ l$ i+!iente dat$ cinétic$ partiend$ de !na c$ncentraci'n de acar$a0 CA$.? &il$&$llt y !na c$ncentraci'n de enzi&a de ?.? &ili&$llt. La c$ncentraci$ne e *a deter&inad$ p$r r$taci'n 'ptica. C A0&ili&$l ?. lt t0 *r
?. ? >
?.< G G
?.G
?.> ; <
?.
?.? H ;
?.?
?.? H
?.?? ?
?.??> <
C$&pr!e"e i et$ dat$ e p!eden aj!tar p$r !na ec!aci'n cinética del tip$ de la de Mic*aeliMenten/ e decir4 −r A=
k 3 C A C Eo C A + M
En ca$ a%ir&ati$ calc#lee l$ al$re de y 1 . . Para la reacci'n de !l%at$ de dietil$ (A) en di$l!ci'n ac!$a c$n ácid$ !l%#ric$ (B) deter&inar$n l$ dat$ i+!iente a >G $C. A + B 2C 7ie&p$0 &in ? << ;< H >; >
C0 &$llt ? . .G .G >.> >.;< G.G G.; G.
7ie&p$0 &in ? H >> >; G G G;H ? -
C0 &$llt . .G .< . <.< <.G> <.G< <.> <.?
La c$ncentraci$ne iniciale del ácid$ !l%#ric$ y di&etil!l%at$ $n <.< &$llt. Ded#zcae !na ec!aci'n cinética para eta reacci'n.
r,9+-*2 ,r + -3/,), )+ /(+-, )+ 4()* -+)(* $". L$ tie&p$ de la reacci'n A\B e &idier$n a di%erente c$ncentraci$ne0 deter&inar el $rden de reacci'n y la c$ntante de el$cidad. t 1 ( s ) 2
(
C A0 mol L
ln t 1
)
2
ln C A0
>
>??
?0?
<0>H
0
?0<
;
?0?G
0>
G0<
?0H;<
?
?0?<
G0H
>0HH<
?0<
G. A G;0
mol
etilen$ e de pri&er $rden e de GG&in0 y la E a de la reacci'n e de . A partir de et$ dat$ eti&e el tie&p$ neceari$ para !e e dec$&p$n+a el ;<= de '1id$ de etilen$ a C en !n react$r p$r l$te de $l!&en c$ntante. La pr!e"a de la a la < e e%ect#an a ??VC per$ la e1ta e e%ect#a a ?VC. a) Deter&ine el $rden de reacci'n y la el$cidad de reacci'n epec-%ica. ") Calc!le Ea de la reacci'n.
(
# "0 mol L
)
t 1 ( min ) 2
?0?><
0
?0?GG
;0;
?0?
H0
?0?<
0H
?0?;<
0G
?0?><
>
<. La dec$&p$ici'n del pent'1id$ de nitr'+en$ e i+!i' c$n !na car+a inicial a $l!&en c$ntate a aria te&perat!ra. Si !p$ne&$ !e la c$ncentraci'n de reacci'n de @>O< e la &i&a en t$d$ l$ ca$ y e llea a ca+$ a di%erente te&perat!ra TC!ál e la ener+-a de actiaci'n 70 $C ra
G?? G.H1?<
>?? G.H1?G
?? .
r,9+-*2 *r* )+/+r-('*r * E'+r8?* )+ A0/(4*0(6' = 0,'2/*'/+ )+ 4+,0()*). <. Deter&ine la ener+-a de actiaci'n para !na reacci'n !e e llea a ca"$ en !n react$r t!"!lar par el cra!e$ del etan$0 de ac!erd$ a l$ dat$ $"tenid$ del c$e%iciente cinétic$ a di%erente te&perat!ra4 7($C ;? ;>< ;G ;< ;;G ;H ?G ? ) > J( ?. ?.>; ?.GG ?. .H >.G >.; ) < G G < G > Deter&ine la ener+-a de actiaci'n y el %act$r de %rec!encia.
>;
G;
.G ;
. <
E2/+1(,-+/r(* . Una técnica c$neniente en el la"$rat$ri$ par &edir la cinética de reacci'n para +ae ideale de !na reacci'n i&ple e deter&inada p$r el ca&"i$ de prei'n a $l!&en y te&perat!ra c$ntante. La c$ncentraci'n para la epecie p!ede calc!lare a partir de la prei'n t$tal. C$nidera la reacci'n4 aA + +B + 3→45 + s/ + 3
a) M!etre !e el aance de reacci'n p!ede e1preare c$&$4 V P − P ¿ 7 ( = 4 + r + 3 −a −+ −3 6= RT 7 ( d$nde ") T,!é retricci$ne tiene eta e1prei'n c) M!etre !e la prei'n parcial para la epecie j0 p!ede ecri"ire P 8 = P 8o +
c$&$4
( 8
( P − P 8o )
7(
M+0*'(2-, )+ r+*00(6' ;. La dec$&p$ici'n de !na epecie A a te&perat!ra c$ntante a alta te&perat!ra y en !n interal$ de prei$ne &en$re a ? at& c!&ple c$n !na cinética de pri&er $rden. De&!etre !e el &ecani&$ pr$p!et$ e ac$rde c$n la e1periencia cinética ap$rtand$ ar+!&ent$ c$nincente. ¿
R + R R + R ¿
R R + /
. La dec$&p$ici'n del $z$n$ tranc!rre c$n "ae a la reacci'n cinética4 −r O 3=k [ O 3 ] [ O 2]−1 2
a) TC!ál e el $rden +l$"al de reacci'n ") S!+iera !n &ecani&$ en d$ etapa para e1plicar eta cinética e indi!e c$&$ p$dr-a c$&pr$"are el &ecani&$ !+erid$. H. La dec$&p$ici'n del '1id$ nitr$$ en %ae *$&$+énea iene dada p$r la reacci'n4 N 2 O N 2 + 0.5 O2
c$rrep$nde a la cinética4 − r N O = 2
[
k N 2 O
[
]
1+ k 2 N 2 O
2
]
Ded#zcae !n &ecani&$ !e e1pli!e eta cinética. >?. En !n react$r dic$ntin!$ e e%ect#a !na reacci'n reeri"le de pri&er $rden en %ae l-!ida. k 1 A ← R →
C A
0
La
= 0,5 mol L
C R0 = 0
y
t = 8 min x A
.
x Aeq = 0,667
= 0,333
reacci'n i en R+*00(,'+2 +' S+r(+
Calc!le la el$cidad cinética de eta
0y A B C k 1=k 2
>. Para la reacci'n en erie4
Calc!le c!and$ R alcanza la
c$ncentraci'n &á1i&a y el al$r de eta c$ncentraci'n. >>. Se llea !n enay$ e&pleand$ enzi&a la cal decri"e la cinética de !na reacci'n en erie repreentad$ p$r4
A en9,ma *r,mar,a B en9,ma sec%n&ar,aC
.
La pri&era reacci'n e de $rden cer$ y la e+!nda c$rrep$nde a !na reacci'n de pri&er $rden repect$ a B. deter&ine la c$nd!ct$ de la c$ncertaci'n repect$ al tie&p$ de la epecia B in$ *ay B en el inici$ de la reacci'n. En c!ant$ tie&p$ alcanza el H = en el etad$ etaci$nari$ i el al$r de ?.GG &$l&G e+ y >?.;; ec. C!al e ! al$r en etad$ etaci$nari$
R+*00(,'+2 +' *r*+, >G. El di&etil éter e dec$&p$ne a H;VC &ediante> reacci$ne c$nec!tia de pri&er $rden TC!ál e la c$ncentraci'n &á1i&a de C: >O y en !é tie&p$ e mol
$"tiene - la c$ncentraci'n inicial de di&etil éter e de ? C:GOC:G \ C: Q C:>O C:>O \ :> Q CO
k 1
= 8,5 × 10 −3 Hz
k 2
= 4,5 × 10 −2 Hz
dm 3
>. El di&etil éter e dec$&p$ne a H;VC &ediante> reacci$ne c$nec!tia de pri&er $rden TC!ál e la c$ncentraci'n &á1i&a de C: >O y en !é tie&p$ e mol
$"tiene - la c$ncentraci'n inicial de di&etil éter e de ? C:GOC:G \ C: Q C:>O
k 1
= 8,5 × 10 −3 Hz
k 2
C:>O \ :> Q CO
dm 3
= 4,5 × 10 −2 Hz
><. S!p$n+a !e la dec$&p$ici'n en %ae l-!ida de A0 e llea a ca"$ &ediante el i+!iente e!e&a cinétic$.
−
dC B
−
dC D
dt
A \ B Q E
A \ D Q E
dt
= r B = k 1C A
= r D = k 2 C A
Se llea a ca"$ e1$tér&ica&ente en !n react$r "atc*. C A
0
= 4 mol L
Para
t = 1200 s
C A
\
= 1,2 mol L
Calc!lar 0 >0 CD y CE para
C B
y
= 0,84 mol L
t = 1200 s
T+,r?* )+ 0,(2(,'+2. >. A ;??J la e1prei'n de el$cidad de reacci'n para la dec$&p$ici'n de4 >:I \ :> Q I>
2 kmole r = 116 × 10 −3 C HI
m 3 ⋅ s
C$&pare eta e1prei'n de el$cidad de reacci'n c$n l$ predic*$ p$r la ec!aci'n anál$+a4 (r AB)0 la c!al c$rrep$nde a la te$r-a de c$lii$ne del tip$ AA. # HI
=
σ HI =
! a
=
127 ,
2 × 10
" mole 10
−
=
0,127
K" mole
m
186 ,1 K
mole R = 8,314 × 10 3 K −
mole ⋅ K
>;. Se cree !e la dec$&p$ici'n tér&ica del etan$ a etilen$0 &etan$0 "!tan$ e *idr$+en$0 pr$cede de la i+!iente &anera. Iniciaci'n + 1 # 2 6 2CH 3 →
r 1
−
=
C 2 H 6
k 1C C
2
H 6
Pr$pa+aci'n + 2 CH 3 + # 2 6 C 2 H 4 + C 2 H 5 →
3 CH 5 ↓ C 2 H 4 + H →
+
4 H +C 2 H 6 C 2 H 5 + H 2 →
+
− r 2
C 2 H 6
r 3
−
= k 2 C C H C CH 2
=
C 2 H 4
r 4
6
3
k 3C C
2
=
C 2 H 6
H 5
k 4C C
2
H 6
C H
7er&inaci'n 2C 2 H 5 → # 4 10 + 5
−
r 5 C H 2
= 5
k 5C C 2
2 H 5
Mediante la *ip'tei del etad$ pe!d$ etaci$nari$0 ded!zca !na ec!aci'n de el$cidad para la %$r&aci'n de etilen$.
>. Para la descomposicin del o%ono se 3a propuesto el siguiente mecanismo de reaccin
