RESUMEN-LAB-IQ-pdf.pdf ceml07 Ingeniería Química 3º Grado en Química Facultad de Química Universitat de València Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. sábado, 26 de marzo de 2022 HIDRÓLISIS DEL ACETATO DE ETILO (RDTA) Balance de materia en RDTA - Ecuación general de balance de materia en RTA: - El reactor discontinuo de tanque agitado es un modelo ideal de reactor químico, en el que no hay entrada ni salida de reactivos o productos, mientras que se desarrollan diferentes reacciones químicas. Consideramos V y P constantes cuando las reacciones tienen lugar en fase líquida homogénea. - A t=0 se considera que comienza a desarrollarse la reacción que tiene lugar • Si hay una reacción, la velocidad neta de reacción (Rj) de cualquier especie se calcula como: Rj = vj · r Si sustituímos en la expresión general, teniendo en cuenta Fjo = 0 y Fj = 0: Dividimos entre V (que es cte): Así obtenemos que la velocidad de reacción está en función de cj y T. Reacción de saponificación del acetato de etilo con sosa - equilibrio desplazado a la derecha, velocidad adecuada para seguirla en laboratorio - Mecanismo de hidrólisis: acción nucleofílica del grupo oxhidrilo sobre éster: * A concentraciones pequeñas de reactivos, consideramos la concentración del complejo de adición muy baja, y las velocidades de las reacciones inversas despreciables frente a las de las directas. Por eso, reacción irreversible y de segundo orden global, la velocidad depende de las concentraciones de éster y sosa. 1 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-5472895 Reacción de saponificación de acetato de etilo en RDTA - Consideramos las concentraciones iniciales de los dos reactivos iguales (c1 = c2 = c) - Sustituímos en la ecuación del balance de materia en un RDTA, aplicada al componente 2 (sosa), se obtiene: si separamos variables e integramos Análisis de la cinética de reacción por conductimetría - Variación de la conductividad porque cambian los iones en la mezcla reactante - Asociamos la conductividad a la desaparición de sosa, ya que al disminuir la concentración de sosa, disminuye la conductividad de la disolución (K). Esto es porque la conductividad de la disolución de acetato es mi veces inferior a la de sosa. - Conductividad depende de la temperatura Variación de la constante cinética con temperatura - relación entre k y T por ecuación de Arrhenius: tomamos logaritmos Así pues, conociendo valores de k a diferentes T y ajustamos los valores a una recta como la ecuación anterior, obtenemos la pendiente = energía de activación de la hidrólisis del acetato de etilo, y la ordenada en el origen = factor preexponencial de la ecuación de Arrhenius para esta ecuación. Dispositivo experimental - reactor discontinuo de tanque agitado - temperatura de reacción constante 2 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-5472895 - concentración de sosa que hay en el reactor se determina con conductímetro calibrado A tener en cuenta - velocidad de reacción aumenta con la temperatura cuando las condiciones de equimolecularidad de los reactivos son iguales - reactor discontinuo de tanque agitado - conductividad depende de la temperatura - a partir de la ecuación de Arrhenius con logaritmos, podemos obtener la energía de activación (pendiente) y el factor preexponencial de la ecuación (ordenada en el origen). - aumento de temperatura, aumenta la constante de la reacción de saponificación k y por tanto aumenta la velocidad (están relacionados directamente) 3 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-5472895 BALANCE DE MATERIA APLICADO A UN COMPONENTE EN ESTADO NO ESTACIONARIO Introducción - balance de propiedad: SALIDA - ENTRADA + ACUMULACIÓN = GENERACIÓN - aplicando la ecuación a un componente del sistema: - Caudal molar: FA = QL · cA - Moles: NA = V · cA - Si no existe generación del componente A y el volumen es constante: - Si el sistema está perfectamente agotado, la concentración de la corriente de salida coincide con la que hay en el interior del sistema. - Si hay una sola entrada y una sola salida, y se trata de densidad total constante, se cumple que los caudales volumétricos (QL) son iguales. - Teniendo en cuenta estas consideraciones, obtenemos la ecuación del balance de materia aplicado a un componente: Dispositivo experimental - Tanque con agitación constante, con disolución concentrada de HCl - Entra caudal constante de agua pura, sale la disolución con el mismo caudal 4 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-5472895 BALANCE DE ENERGÍA EN ESTADO NO ESTACIOANRIO Introducción - tanque adiabático perfectamente agitado con sistema de calefacción mediante resistencias eléctricas y salida por sistema de rebosadero que mantiene volumen cte - Si tomamos como referencia un estado líquido a Tref y sin cambio de fase: - Sustituímos en la ecuación anterior: - A tener en cuenta: 5 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-5472895 - Suponiendo agitación perfecta, se cumple en todo momento que T2 = T, y por tanto: integramos y separamos variables integramos - Cuando se alcanza el estado estacionario, el término dT/dt = 0, y por tanto: Aparato - tanque adiabático perfectamente agitado, con volumen útil conocido, provisto de sistema de rebosadero y termómetro. 6 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-5472895
