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INGENIERA QUMICAFISICOQUMICA II

UNIDAD II:CINTICA QUMICAINVESTIGACIN DE CINTICA QUMICA

Nombre de la alumna:Selene Aguilar Campos

Nombre de la profesora:MCIM: Ariana Patricia Ceballos Huerta

Turno: Matutino

Fecha de entrega: 27/03/2015

INTRODUCCIN SOBRE CINTICA Y SU IMPACTO EN LA INGENIERA QUMICADurante la materia de fisicoqumica se han visto conceptos termodinmicos de equilibrio para sistemas en los cuales ocurren reacciones qumicas y los cambios que acontecen en algunas variables con el transcurso del tiempo. En vista de esto es de suma importancia conocer las aplicaciones y las ecuaciones cinticas de la cintica qumica.Primeramente se tiene que tener en claro el concepto de cintica qumica, la cual implica el estudio de las velocidades y mecanismos de las reacciones qumicas.En el transcurso de una reaccin qumica, la concentracin cambia con el tiempo conforme los reactantes llegan a ser productos. Una manera de describir este proceso es definir la velocidad de cambio de concentracin con el tiempo, una cantidad que se refiere como velocidad de reaccin. El estudio de reacciones qumicas puede enfocarse desde dos aspectos: Cambios cuantitativos que ocurren durante la reaccin hasta alcanzar el estado final sin importar si la reaccin ocurre lenta o rpidamente. En el segundo enfoque interesa la rapidez con la cual los reactivos son transformados en productos, teniendo en cuenta el tiempo como variable independiente.Para poder profundizar y esclarecer el mecanismo de reaccin de una reaccin qumica se debe controlar la velocidad de esta y determinar la dependencia de esta velocidad con los parmetros del sistema, tales como la temperatura, concentracin y presin. A partir del estudio de la velocidad de una reaccin y de su dependencia de todos estos factores, se puede aprender mucho acerca de las etapas detalladas en la transformacin de reactivos a productos.Cuando los qumicos estudian las reacciones, se ven obligados generarse preguntas como: 1) qu es lo que sucede, 2) cul es el grado de conversin de la reaccin y 3) cunto tiempo se necesita para que se realice el proceso. Como ingenieros qumicos debemos saber que algunas reacciones tienen lugar con una rapidez que, si no se toman las precauciones correspondientes, llegan a ser explosivas, otras son tan lentas que pueden pasar aos sin que ocurran cambios evidentes en los materiales que estn reaccionando. Para esto se debe regular la rapidez de las reacciones para que algunas ocurran ms aceleradamente y otras sean ms lentas o menos peligrosas. Eh ah la importancia de la cintica qumica la cual se evidencia por su aplicacin en, prcticamente, todas las reas de la Qumica. Al encontrarla en reas tales como la catlisis enzimtica, procesado de materiales y qumica atmosfrica, la cintica qumica es claramente un aspecto importante de la qumica fsica.

ESTADO DEL ARTENombre del artculoAutoresFuente que lo publicaAoResumen

Pirlisis de llantas usadas: Estudio cinticoRosa del Carmen Miranda Guardiola, Ciro Csar Segovia Martnez, Csar Alberto Sosa Blanco2006Se emplearon dos modelos de simulacin, el de serie y el de paralelo para demostrar un efecto caracterstico de la rapidez de calentamiento sobre el proceso de pirlisis. Al mismo tiempo que se descubri un efecto considerable del tamao de partcula y el peso de muestra sobre la cintica de degradacin trmica de llantas.

Efecto de la presencia de sales inorgnicas sobre la inactivacin fotocataltica de E. Coli en aguaEdwing Velasco, Andrea L. Moreno, Sonia A. Giraldo2013Se muestra el efecto de las sales inorgnicas MgSO4, NaCl y CaCO3 en la desinfeccin del agua. Se manej TiO2-P25 como fotocatalizador y E. Coli como microorganismo contaminante. Los resultados fueron utilizados para determinar los parmetros cinticos de un modelo.

Efectos de la fuente de fibra neutro, fibra detergente cido y protena sobre la cintica de degradacin ruminal in vitroM.C. Alberto Muro Reyes2007Este trabajo consiste en evaluar mediante la tcnica de produccin de gas in vitro tres fuentes de forraje ms utilizados para la alimentacin de rumiantes.

Estudio cintico de la degradacin isotrmica de la quitina y el quitosano obtenidos a partir del camarn heterocarpus vicarius por medio de anlisis termogravimtricoDenis A. Vquez-Murillo, Jos R. Vega-Baudrit, Mara R. Sibaja-BallesteroRevista Iberoamericana de Polmeros2009Este artculo nos habla de la obtencin del quitosano por medio de la desacetilacin de la quitina mediante un anlisis termogravimtrico. Para dichos anlisis se usaron parmetros cinticos los cuales fueron obtenidos por diferentes modelos.

PIRLISIS DE LLANTAS USADAS: ESTUDIO CINTICORESUMENA causa de un incremento en el uso vehicular miles de toneladas de llantas usadas son generadas en todo el mundo. Debido a esto se originan problemas de salud y riesgo a incendios. Es por tanto que las llantas son una buena alternativa para la obtencin de energa puesto que estn compuestas de caucho en la forma CxHy con un valor calrico de 33 MJ/kg4.Para el tratamiento de las llantas puede ser por medio de: Incineracin, gasificacin y pirolisis. El proceso de pirlisis consiste en la descomposicin trmica de macromolculas en ausencia de oxgeno para la obtencin de productos de menor peso molecular (lquidos, gases y carbn residual). Estos productos pueden ser tiles como combustibles o materias primas para otros procesos.El estudio cintico de la pirolisis de llantas usadas puede realizarse mediante la tcnica de termogravimetra, la cual mide la prdida de peso de una muestra en funcin del tiempo y la temperatura. La pirolisis de llantas ha sido reportada por varios investigadores a nivel laboratorio y a escala industrial. Para la experimentacin se necesit cortar la llanta para su pulverizacin, los experimentos de anlisis trmico fueron desarrollados con un microprocesador controlador de termogravimetra. Como condiciones iniciales se utilizaron 5 mg de muestra con un tamao de partcula menor a 0.250 mm. La muestra fue calentada a de 25C a 1000C a presin de 1 atm ylos voltiles fueron extrados mediante un flujo de gas acarreador (60 mL/min).Las curvas de prdida de peso y rapidez de prdida de peso fueron obtenidas en funcin del tiempo y la temperatura. Con el propsito de identificar y cuantificar los diferentes componentes de la llanta se utiliz el mtodo cuasi-isotrmico. Este mtodo consiste en la combinacin de rampas de calentamiento o isotermas. Cada isoterma corresponde a una reaccin de descomposicin.RESULTADOS Y DISCUSINTermogravimetra: Modo dinmicoCon este mtodo se pudieron observar que a mayor rapidez de calentamiento mayor desplazamiento de las curvas hacia mayores temperaturas. La pirolisis de llantas a presin atmosfrica da como resultado la formacin de 67% en peso de voltiles y 33% en peso de slido residual.Tabla I. Resultados de TGA de la descomposicin de llantas a diferentes rapideces de calentamiento.

HR: Rapidez de calentamiento en C/min; TP1, TP2 y TP3: Temperaturas de pico en las etapas 1, 2 y 3, en C; TI=Temperatura de inicio del proceso, en C; TF=Temperatura de fin del proceso en C; WR=Residuo final, % en peso. Termogravimetra: Modo cuasi-isotrmicoLos datos experimentales muestran 7 etapas de degradacin. El residuo final de la muestra es del 34% en peso, el cual corresponde a 29% en peso a carbn fijo y un 5% en peso a cenizas.Se usaron parmetros cinticos los cuales fueron obtenidos por los siguientes modelos:Modelos cinticos: Una reaccin aparente se refiere a una etapa de prdida de peso que ocurre en cierto intervalo de temperatura y est constituida por varias reacciones competitivas (paralelo) y/o consecutivas (serie).Modelo en serie (M3RS): Supone tres reacciones consecutivas asumiendo que le material de llanta en polvo se degrada formando voltiles e intermediarios y que estos intermediarios se degradan formando ms voltiles y residuo.Modelo en paralelo (M3RP): Este modelo considera que cada componente se degrada independientemente y supone no-interaccin entre los productos de reaccin.

Tabla II. Parmetros cinticos (M3RP-M3RS)

EFECTO DE LA PRESENCIA DE SALES INORGNICAS SOBRE LA INACTIVACIN FOTOCATALTICA DE E. COLI EN AGUARESUMENLa desinfeccin fotocataltica de agua (DFA) es un proceso que disminuye la cantidad de bacterias presentes en las fuentes de agua cruda usadas para abastecer al ser humano. En ste proceso, la inactivacin de bacterias se logra mediante el uso de un semiconductor que mediante una fuente de luz, genera especies oxidantes capaces de reaccionar con la membrana celular y ocasionar lisis y posterior muerte del microorganismo.En este trabajo se realiz un anlisis de DFA, el fotocatalizador usado fue TiO2 debido a que este semiconductor es el ms utilizado por la presencia de alta actividad. Las sales inorgnicas empleadas en las reacciones fueron: carbonato de calcio, sulfato de magnesio y cloruro de sodio y desde un punto de vista cintico se us un modelo tipo Langmuir-Hinshelwood. Para comenzar se realiz un crecimiento bacteriano, la cepa bacteriana usada como microorganismo modelo fue E. Coli. Los frascos o reactores fueron cargados con agua contaminada con E. coli. Estos reactores se irradiaron por un periodo de 3 h dentro de una cmara de simulacin solar. Durante la irradiacin se tomaron muestras para determinar la concentracin de bacterias sobreviviente frente al proceso de desinfeccin.Los resultados experimentales de la DFA en presencia de cada sal fueron utilizados para determinar en cada caso los parmetros cinticos de un modelo tipo Langmuir-Hinshelwood, el cual describe la inactivacin fotocataltica de E. coli en agua mediante las ecuaciones:

Este modelo permite conocer la velocidad de desaparicin de las bacterias vivas lastimadas y no lastimadas en funcin de los siguientes parmetros: la constante de velocidad de inactivacin , constante de interaccin bacteriana y coeficiente de inhibicin . Cada parmetro puede ser asociado a tres zonas caractersticas de las curvas de desinfeccin fotocataltica (bacterias sobrevivientes vs. tiempo de reaccin).

PRUEBAS Y RESULTADOSEfecto de las sales CaCO3, NaCl y MgSO4 en la DFALa siguiente tabla muestra TDE24 determinado para las reacciones de fotodesinfeccin en presencia de cada sal. Se observa que en los experimentos realizados con NaCl no se alcanz la desinfeccin efectiva, a diferencia de las pruebas realizadas con CaCO3 y MgSO4. Por tanto es posible que el NaCl genere condiciones que favorecen la generacin de la bacteria. Los carbonatos tambin influencian el proceso e inhiben la desinfeccin efectiva, mientras que los sulfatos no provocan modificaciones dicho proceso.

Anlisis cintico de la DFA en presencia de sales inorgnicasEn la Tabla 2 se reportan los valores relativos de los parmetros calculados con el modelo cintico. Se observa que la presencia de sales modifica la constante de velocidad de inactivacin y en menor proporcin la constante de interaccin bacteria-TiO2; el coeficiente de inhibicin fue aproximadamente el mismo en presencia o ausencia de sales. Teniendo en cuenta que los valores de los parmetros cinticos pueden ser asociados a las interacciones dentro del sistema de reaccin, la similitud entre los coeficientes de inhibicin relativos indica que la presencia de las sales en la DFA no afecta la regeneracin celular provocada por los productos orgnicos de la desinfeccin.

EFECTOS DE LA FUENTE DE FIBRA NEUTRO, FIBRA DETERGENTE CIDO Y PROTENA SOBRE LA CINTICA DE DEGRADACIN RUMINAL IN VITRODebido a que una de las tareas principales de la produccin de ganado es la nutricin y alimentacin se trabaja en la investigacin sobre el aprovechamiento de los ingredientes utilizados en la alimentacin as como en la mejora o generacin de tcnicas para la evaluacin de estos.El forraje (pastos o hierbas) es el alimento principal del ganado dentro del cual podemos encontrar al ganado bovino, ovino, porcino o caprino; y la digestibilidad de los ingredientes de los forrajes puede ser estimada por mtodos como biolgicos, in vivo, in situ e in vitro. Dentro de los mtodos in vitro la tcnica de PG (Produccin de Gas) permite obtener la cintica de fermentacin del pasto cuando ste es incubado dentro de jeringas o frascos; el gas que se produce es resultado de la fermentacin ruminal, el gas empuja el mbolo de la jeringa o produce cierta cantidad de presin en los frascos para registrar la lectura en ml de gas a diferentes horas de incubacin e interpretar los datos obtenidos. En este trabajo se evaluar mediante la tcnica de produccin de gas in vitro tres fuentes de forraje, rastrojo de maz con manzarina, ensilado de maz con manzarina y dos variedades de alfalfa (excelente y multifoliar), estas fueron recolectadas de 10 lugares y con distintas etapas de madurez.La tcnica de produccin de gas in vitro para evaluar la cintica de degradacin de alimentos consiste en medir la produccin de gas (PG) el cual puede ser medido por diferentes mtodos como: el de Hohenheim o el de Menke, el sistema de desplazamiento de lquidos, el manomtrico y sistemas de transductor de presin.

ESTUDIO CINTICO DE LA DEGRADACIN ISOTRMICA DE LA QUITINA Y EL QUITOSANO OBTENIDOS A PARTIR DEL CAMARN HETEROCARPUS VICARIUS POR MEDIO DE ANLISIS TERMOGRAVIMTRICO

CONCLUSINREFERENCIAS

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