UNIDAD 6: Cinética química.

 Velocidad de reacción. Teoría de la colisiones. Factores que afectan la velocidad. Energía de activación. Equilibrio químico. Constante de equilibrio. Factores que alteran el equilibrio . Principio de Lecatellier. Síntesis de amoniaco. Producción de amoniaco.

Velocidad de reacción: es el tiempo que transcurre hasta que se lleve a cabo una reacción química, hasta completarse o alcanzar el equilibrio. El equilibrio de una reacción química se alcanza, cuando la velocidad con que reaccionan los reactivos para formar productos, es la misma con que los productos reaccionan entre sí para formar reactivos, en síntesis en química se habla que el equilibrio se alcanza cuando la velocidad directa es igual a la velocidad inversa.

Factores que modifican la velocidad: entre los principales factores que alteran la velocidad de una reacción encontramos, temperatura, presión, acción mecánica, concentración de las sustancias, naturaleza de las sustancias y catalizadores.

Teoría de las colisiones: (cinética química) para que una reacción pueda llevarse a cabo, exige una colisión entre las sustancias que reaccionan para unirse químicamente y formar los productos de reacción, si estos "choques" son efectivos se dice que la reacción es espontanea pero si no se producen colisiones efectivas la reacción no se lleva a cabo. Aplicando al sistema una energía adicional como por ejemplo temperatura, estas colisiones pueden ser positivas y el proceso se lleva a cabo. A esta energía adicional que se necesitó para que el sistema pudiera reaccionar se la denomina energía de activación.

Catalizadores: son sustancias que aceleran el avance y la velocidad de una reacción química sin alterar a los reactivos y ni tampoco a los productos de la reacción, hay catalizadores positivos que aceleran y negativos que retardan un proceso.

Equilibrio químico: se comprueba experimentalmente que, cuando una reacción química se lleva a cabo es a menudo incompleta, sin que importe el tiempo de que disponga la reacción para realizarse. En el estado inicial los reactivos están presentes en concentraciones determinadas que disminuyen a medida que la reacción avanza, hasta que, más pronto o mas tarde, alcanzan cierto nivel y, a partir de allí se mantienen constantes. Se llega así a un estado en el cual las concentraciones ya no cambian, estado que se denomina con el nombre de equilibrio químico.  

Factores que alteran la condición de un equilibrio químico:

Temperatura, presión,concentración de las sustancias y catalizadores.

Principio de Lechatellier:

 Cuando una acción exterior modifica el estado de un sistema en equilibrio, este reacciona, si es posible, para contrarrestar la causa modificadora.  

 Síntesis de amoniaco: es la obtención de amoniaco a partir de sus componentes básicos, el hidrógeno y el nitrógeno aplicando la ley del equilibrio químico, energía de activación la catálisis y el principio de Lechatellier. La síntesis del amoniaco no es espontanea, es decir que cuando se mezclan el hidrógeno gaseoso con el nitrógeno gaseoso en un rector, la reacción no se lleva a cabo, pero si incrementamos la temperatura(energía de activación) y la presión y en presencia de catalizadores adecuados la reacción es muy eficiente y se realiza satisfactoriamente.

Mediante un simulador que combinan las condiciones de temperatura y presión adecuada para producir amoniaco, les dejo como trabajo numero uno encontrar las condiciones ideales para obtener el mayor rendimiento de la reacción:

http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/4750/4854/html/3_la_sntesis_del_amoniaco.html

 Una ves encontrados estos parámetros ideales y analizado el texto sobre la producción de amoniaco que antecede al simulador y analizando el prezi con la síntesis de amoniaco que contiene este blog, ordenados por equipos tal cual como fueron asignados en la clase les propongo realizar  la siguiente actividad:

a-     Presentación del tema

   El amoniaco se produce a partir de dos gases: el hidrógeno y el nitrógeno según la siguiente reacción química:                                                         

                            N₂(g) + 3H₂ (g) ↔ 2NH₃(g)         ^ H = - 92,6  Kj

   Esta reacción es termodinámica mente posible, pero es muy lenta. ¿Se puede mejorar las condiciones de esta reacción para hacerla rápida y rendid-ora? Si es la respuesta y es uno de los objetivos de este trabajo. Para ello tengan en cuenta estas palabras: constante de equilibrio, Le Chatelier, Haber, catalizador, temperatura, presión y síntesis, que ya fueron estudiadas.

   El otro objetivo de este trabajo es de obtener un método de producción mucho más eficiente, rendidor y menos costoso del amoniaco a nivel industrial, diseñando un proceso más superador que el que figura a continuación:

   Proceso  de producción de amoniaco:

Detalle de este proceso: El hidrógeno y el nitrógeno entran al reactor y son sometidos a una temperatura de 500ºC y a una presión de 700 atmósferas en presencia del catalizador y transcurrido un tiempo se pasa el refrigerante y como el amoniaco condensa a -33ºC se vuelve líquido extrayéndolo como se ve por la parte inferior. Terminado esto volvemos a calentar el sistema después de haber  entrado los gases nuevamente y someterlos a 700 atmósferas y 500ºC para volver a enfriar y extraer más amoniaco, y así continuamente las 24 horas ya que la producción debe ser continua.

   A partir de ahora esta planta de producción fue puesta en desuso por su dueño por ser muy poco rendidora y sumamente costosa pero, el negocio es bueno y el mercado demanda más y más, por lo que a partir de este momento somos ingenieros que fuimos contratados para desarrollar este desafío de hacerla eficiente y productiva, cuento con ustedes.

 El proceso mejorado por ustedes debe quedar registrado en este blog y en el que cada grupo posee, para luego debatirlo en clase y la corrección de cada grupo será realizada en sus blogs, pueden consultar por Internet todo lo referente a la producción industrial de amoniaco y utilizar todo tipo de programa que les permita dibujar y graficar, como pegar cualquier enlace relacionado con el tema. Las dudas que surjan pueden ser consultadas por mail, o escribirlas en el blog que serán atendidas lo mas rápido posible.