REACTOR BATCH ADIABATICOI.- OBJETIVOS Construir las curvas de (T vs t) y (Ca vs t). Determinar sus ecuaciones de balance de acuerdo a sus condiciones de operación y calcular la ∆Hr:. II.- FUNDAMENTO TEORICO: Reactor batch no isotérmico: En esta parte derivaremos el balance de energía para el reactor batch que opera de manera no isotérmica para el caso de una reacción. Posteriormente generalizaremos el balance de energía para el caso de reacciones múltiples. Observamos que el balance de energía para un sistema batch esta Dado por: - (2.1.1) Donde, como se dijo anteriormente, la energía total Esist esta dada por: (2.1.2) Tomando la derivada con respecto al tiempo de esta ecuación: (2.1.3) Siendo, (2.1.4) 9) Sustituyendo esta ecuación en la ecuación 2.1.1.1.1: - (2.Entonces.8) Derivando esta ecuación con respecto al tiempo: (2.1.1.1.6) Sustituyendo la ecuación 2.7) El término ∂Hi/∂t se puede evaluar de la expresión de definición de entalpía: (2.7: (2.1. (2.1.10) El término ∂Ni/∂t se evalúa del balance de materia para el componente i en un reactor batch:: .6 en la ecuación 2.5) Si suponemos ahora que tanto la presión P como el volumen V permanecen constantes con respecto al tiempo tenemos: (2.1. (2.1. (2.16.10: (2. que el número de moles del componente i.1. de un simple balance de masa. (2.15) Entonces. para una cierta conversión XA.14) Sabemos además.17) Nótese que en la anterior ecuación hemos utilizado la siguiente igualdad.1. . esta dada por.1.12) Siendo.1.1. (2.1.13) Despejando se tiene: (2.11) Sustituyendo esta ecuación en la ecuación 2. 2.1. 14 obtenemos.1. ( 2.(2.19) .1.1.18) Finalmente sustituyendo en la ecuación 2. . Pera de succión .Balón de 500ml Equipos: .PRACTICA El sistema permite obtener la estequiometria de activación.Pastilla para el agitador .Papel higiénico .-MATERIALES. factor de frecuencia y calor de reacción para la reacción exotérmica entre el peroxido de hidrogeno (H2O2) y el tiosulfato de sodio (Na2S2O3) usando la temperatura como variable de medición.Manguera delgada . La medición de la temperatura de la mezcla de reacción como una función del tiempo. combinado con un conocimiento de la concentración de la mezcla inicial (t=0) es todo lo que se requiere para la determinación de las cantidades adecuadas IV.Probeta de 100ml . EQUIPOS Y REACTIVOS: Materiales: .Una celda .Un espectrofotómetro .Pipeta de 5ml . Posible reacciones entre (H2O2) y (Na2S2O3) a) b) c) d) e) 2Na2S2O3 Na2S2O3 3Na2S2O3 3Na2S2O3 2Na2S2O3 + + + + + H2O2 ===> H2O2 ===> 4H2O2 ===> 5H2O2 ===> 4H2O2 ===> Na2S4O6 Na2S4O6 2Na2S3O6 Na2S4O6 Na2S3O6 + + + + + NaOH H2O 2NaOH 2Na2SO4 Na2SO4 + 3H2O + 5H2O + 4H2O La reacción entre el H2O2 y Na2S2O3 es altamente exotérmicas y este acompañada por una elevada sustancial de temperatura a medida que progresa la reacción hasta su finalización. Verificamos el estado del programa para obtener la grafica deseada.Agua destilada ..PROCEDIMIENTO: Medimos 100ml de la solución de tiosulfato en una probeta lo cual se añadirá al balón de 500ml una vez agregada lo taponamos con la termocupla.Un software instalado.5M.5M .. Para empezar encendemos el agitador y la dilución preparada lo añadimos al balón y lo taponamos lo mas rápido posible esperamos hasta que termine la reacción.5M V..Un agitador magnético .H2O oxigenada de 0. Reactivos: .Una computadora . observamos la grafica formada por el programa en la pantalla hasta que sea estable y finalmente tomamos los datos para realizar los cálculos y obtener las siguiente grafica pedida.CALCULOS Y RESULTADOS: En un reactor se debe cumplir: .Solución de tiosulfato de 0. VI. Comprobada las mejores condiciones del equipo prepararemos una dilución de agua destilada y H2O oxigenada de la siguiente manera En un vaso precipitado (A) agregamos 50ml de agua destilada y en otro (B) 50ml de H2O oxigenada luego añadimos al vaso (A) el agua oxigenada de (B) la dilución formada tomara un color amarillo suave este proceso realizamos porque la concertación utilizada para cada solución es de 0. el calor generado en la reacción química va ser absorbido por los productos de Reacción: ∑ m Cp i i dT dT = m1Cp = (−∆H r )(− raV ) dt dt La cinética de reacción es: − ra = − dC = KCaCb dt K = Ko * exp(− Ea / R * T ) Reemplazando la ecuación (2) en (1) e integrando bajo las condiciones iniciales: Ca (t=0)=Cao y T (t=0)=To − ∫ dT = − To T (−∆H ) Ca dCa ρ * Cp ∫Cao Integrando résulta Ca = Cao − ρ * Cp (T − To) (−∆H r ) (I) Se asume como irreversible y los reactantes tienen la misma concentración inicial Ca =0 esta caracterizado por una temperatura T∞.15K Cp* ρ =1 ρ *Cp C A0 ( T∞ − T0 ) (II) CA0= 0.15K T∞= 22ºC = 295.Qacumulado = Qgenerada + Qtransmitido Trabajando en condiciones adiabáticas. esto conduce a una expresión para el calor de reacción: ( − ∆H r ) = Datos: T0= 11ºC = 284.25M . T(°C).15K Ca=(0.15 − 284.15)=0.15-284.25)-(1/44)(284.25 = 44 En la ecuación (II) reemplazamos los datos y obtenemos el siguiente cuadro: Ca = Cao − ρ * Cp (T − To) (−∆H r ) Datos: Cao = (-∆Hr) = Cp* ρ = To = 0. T(K).25M 44 1 284. Ca : .Suplantando datos en la ecuación anterior (II): ( − ∆H r ) = ( − ∆H r ) 1 ( 295.25----(A) Cuadro de datos t(s).15) 0. 15 286.15 295.15 285.15 294.25 0.06818182 0.15 289.02272727 0 0 GRAFICA DE LA TEMPERATURA VS EL TIEMPO .15 284.15 289.15 284.22727273 0.15 285.22727273 0.15 293.15 292.25 0.25 0.02272727 0.13636364 0.15 295.25 0.15 290.15 292.11363636 0.25 0.15 287.15 Ca A=0.04545455 0.15 294.20454545 0.15 284.13636364 0.18181818 0.t(s) 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 T ( ºC ) 11 11 11 11 12 12 11 13 14 16 16 17 19 19 20 21 21 22 22 T(K) 284.06818182 0.15 284. 30 0.15 0.25 0.10 0.20 Ca 0.05 0.00 0 100 200 300 400 500 600 t(s) ESTA SON LAS GRAFICAS REALIZADAS CON TODOS LOS DATOS OBTENIDOS POR LA COMPUTADORA .T(K) vs t(s) 296 294 292 290 288 286 284 282 0 100 200 300 400 500 600 T(k) t(s) GRAFICA DE LA CONCENTRACION Vs EL TIEMPO Ca(mol/L) vs t(s) 0. T(K) vs t(s) 298 296 294 292 T(k) 290 288 286 284 282 0 100 200 300 400 500 600 700 t(s) . 15 Ca 0..05 0 100 200 300 400 500 600 700 t(s) VII.00 -0.05 0.10 0.30 0.Ca(mol/l) vs t(s) 0.20 0.25 0.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: . reactores no isotérmicos . (2001) "Elementos de Ingeniería de la Reacciones Químicas".. .S.En la reacción utilizada no se llega a saber con exactitud cual es su ecuación cinética. .La reacción con líquidos permitió ver el perfil de concentración.Se recomienda medir bien las soluciones.En la practica de laboratorio se llego a cumplir con lo deseado osea obtener los perfiles de temperatura y concentración respecto al tiempo.ehu.. . .BIBLIOGRAFIA: .http://www.Levespiel.Fogler. (2004) "Ingeniería de las reacciones Químicas".es/iawfemaf/archivos/materia/01012.Y para otra oportunidad hacer lo posible en tener en si un reactor adiabático porque el utilizado no cumple con las condiciones le falta el aislante correspondiente. H. . -Clases teóricas de diseño de reactores. -Antonio Flores T.htm .sc. O. VIII.