Alcance molar de la reacción
La conversión y sus términos relacionados, rendimiento y selectividad, son términos importantes en la ingeniería de reacciones químicas. Se describen como relaciones entre la cantidad de reactivo que ha reaccionado (X – conversión, normalmente entre cero y uno), la cantidad de producto deseado que se ha formado (Y – rendimiento, normalmente también entre cero y uno) y la cantidad de producto deseado que se ha formado en relación con el producto o productos no deseados (S – selectividad).
La conversión puede separarse en conversión instantánea y conversión global. En el caso de los procesos continuos, ambas son iguales, pero en los procesos por lotes y semilotes hay diferencias importantes. Además, en el caso de los reactantes múltiples, la conversión puede definirse como global o por reactante.
El rendimiento en general se refiere a la cantidad de un producto específico (p en 1..m) formado por mol de reactivo consumido (Definición 1[3]). Sin embargo, también se define como la cantidad de producto producido por cantidad de producto que podría producirse (Definición 2). Si no ha reaccionado todo el reactante limitante, las dos definiciones se contradicen. La combinación de estas dos significa también que hay que tener en cuenta la estequiometría y que el rendimiento debe basarse en el reactante limitante (k en 1..n):
Cómo calcular el alcance de la reacción
Si se escribiera SC/D = FC/FD en el programa Polymath, éste no se ejecutaría porque en V = 0, FC = 0, lo que daría lugar a un volumen indefinido (infinito) en V = 0. Para sortear este problema, comenzamos el cálculo a 10-4 dm3 de la entrada del reactor, donde FD será cero, y utilizamos la siguiente sentencia IF.
Las reacciones en fase líquida compleja tienen lugar en un CSTR de 2.500 dm3. La alimentación es igual de molar en A y B con FA0 = 200 mol/min, el caudal volumétrico es de 100 dm3/min y el volumen de reacción es de 50 dm3.
Las reacciones complejas en fase gaseosa tienen lugar en un PFR. La alimentación es igual de molar en A y B con FA0 = 10 mol/min y el caudal volumétrico es de 100 dm3/min. El volumen del reactor es de 1.000 dm3, no hay caída de presión, la concentración total de entrada es CT0 = 0,2 mol/dm3 y las constantes de velocidad son
Las reacciones complejas en fase gaseosa tienen lugar en un lecho empacado catalítico con C que se difunde por los lados. La alimentación es igual de molar en A y B con FA0 = 10 mol/min y el caudal volumétrico es de 100 3/min. El volumen del reactor es de 50 dm3 y la concentración total de entrada es CT0 = 0,2 mol/dm3. Hay una caída de presión y la presión de entrada es de 100 atm y las constantes de velocidad son
El alcance de la reacción puede ser negativo
Ya hemos visto que, aunque el CH3COOH se valora con NaOH, la reacción no se completa, sino que alcanza el equilibrio. Podemos suponer que la reacción se completa y que la sal se hidroliza, ya que esta suposición nos ayudará a resolver el problema fácilmente y no afecta a nuestra respuesta.
Una solución contiene una mezcla de Ag+ (0,1M) y Hg22+ (0,1M) que se van a separar por precipitación selectiva. Calcula la concentración máxima de ion yoduro a la que uno de ellos se precipita casi por completo. ¿Qué porcentaje de ese ion metálico se precipita?
[I-] para precipitar AgI es menor. Por lo tanto, la Ag I comenzará a precipitar primero. Al añadir más I- se precipitará más AgI y cuando [I-] ³ 5,0 ‘ 10-13 J, comenzará a precipitar Mg2I2. La concentración máxima de Ag+ en esta etapa se calculará así:
Suponiendo la disociación completa del HCl y de la sal de plomo, calcule la cantidad de HCl que se añade a la disolución de sal de plomo 0,001M para que acabe de precipitar cuando está saturada de H2S. La concentración de H2S en su solución saturada es de 0,1M
Ejemplo de extensión de la reacción
En el capítulo 14, “Cinética química”, analizamos los principios de la cinética química, que tratan de la velocidad de cambio, o de la rapidez con que se produce una reacción química determinada. Ahora nos centraremos en el grado en que se produce una reacción y en cómo las condiciones de la misma afectan a las concentraciones finales de los reactivos y los productos. Para la mayoría de las reacciones que hemos analizado hasta ahora, es posible que hayas asumido que una vez que los reactantes se convierten en productos, es probable que permanezcan así. Sin embargo, prácticamente todas las reacciones químicas son reversibles en cierta medida. Es decir, se produce una reacción opuesta en la que los productos reaccionan, en mayor o menor grado, para volver a formar los reactantes. Finalmente, las velocidades de reacción directa e inversa se igualan y el sistema alcanza el equilibrio químicoEl punto en el que las velocidades de reacción directa e inversa se igualan de manera que la composición neta del sistema ya no cambia con el tiempo.
