Mezcla De Gases

2.3.3 MEZCLA DE GAS CON REACCIÓN QUIMICA ESTEQUIOMETRIA

El termino estequiometria se deriva del griego stoicheion, que significa “primer principio o elemento” y metrón, que significa “media”. La estequiometría estudia las relaciones cuantitativas entre elementos y compuestos cuando estos expresan cambios químicos y establece las proporciones en que las especies químicas intervienen en una relación. Es una herramienta indispensable en química; por ejemplo, cuando se quiere saber qué cantidad de un producto es posible obtener en una relación química, o la cantidad de reactivo que se requiere para obtener cierta cantidad de producto, las relaciones estequiométricas pueden dar respuesta, de tal forma que siempre sea factible alimentar los reactores con las cantidades adecuadas de reactivos y obtener los productos deseados, algunos conceptos que engloba la estequiometría, son:

 Átomos y sus símbolos.

 Fórmula química y subíndice

 Ecuación química y coeficientes estequiométricos

 Isótopos o hílidos.

 Peso atómico y peso molecular

 Reactivo, reactivo limitante y reactivo en exceso.

 Conversión, eficiencia y rendimiento

 Pureza e impureza de sustancias.

 Producto, residuo y acumulado.

A continuación; se dará una breve información de cada uno de los conceptos que se manejaron con anterioridad.

 Átomos y sus símbolos.

Los átomos se escriben con símbolos que son la representación gráfica de un elemento, por ejemplo el carbono se representa con el símbolo de C; los símbolos no solo representan el nombre del elemento, sino también especifican uno de sus átomos o un número prefijado (mol) de sus átomos. En la tabla periódica se encuentran los símbolos de todos los elementos, y para representar los compuestos se combinan los símbolos de los átomos a fin de obtener las formulas químicas de los compuestos.

 Fórmula química y subíndice.

Es la representación simbólica de un compuesto; incluye los elementos químicos que la conforman y las proporciones que se encuentran cada uno de éstos, de tal manera que indica la composición química de la sustancia.

En las formulas químicas se emplean números que pueden estar como subíndices al lado de cada elemento, el subíndice indica que en la molécula de cuantos átomos se encuentran en dicho elemento.

 Ecuación química y coeficientes estequiométricos.

Esta se refiere al fenómeno químico efectuado, tanto cualitativamente como cuantitativamente, de acuerdo con la ley de la conservación de la materia.

 Isótopos o hílidos.

A cada especie distinta de átomos que pertenece a un mismo elemento y a las variedades de ese elemento que se pueden construir, se les llama isótopos del elemento y también isótopos entre sí. Se dice que los isotopos de un elemento contienen el mismo número de protones, pero distinto número de neutrones de un núcleo, en escala arbitraria.

 Peso atómico y peso molecular

El peso atómico es el peso promedio del total de masas de los isótopos naturales del elemento.

El peso molecular: es la suma de los pesos de los átomos que conforman una sustancia.

 Reactivo, reactivo limitante y reactivo en exceso.

Un reactivo(s) son los materiales que se introducen al inicio del proceso, que participan en una reacción química y que al combinarse o descomponerse san origen al producto del cambio químico.

Reactivo limitante: Es el que se encuentra presente en una cantidad menor a la requerida para que la cantidad total de los reactivos reaccione.

Reactivo en exceso: Son los reactivos que se introducen en un reactor a una cantidad superior a la estequiometria para mejorar su velocidad de reacción o para limitar la formación de los subproductos.

 Conversiones, eficiencia y rendimiento.

Conversión: Se expresa como porcentaje y relaciona la cantidad de un reactivo que convierte químicamente en otra sustancia.

Eficiencia: También se expresa como porcentaje y relaciona la cantidad de reactivo que se convertido en el producto deseado, con la cantidad que ha sufrido una transformación química.

Rendimiento: Es la cantidad obtenida del producto deseado, a partir de los reactivos introducidos en un proceso químico.

 Pureza e impureza de sustancias.

Son las sustancias que se alimentan al reactor, generalmente no están puras sino que se encuentran como mezclas. Las proporciones del reactivo puro en la mezcla es su pureza.

Las impurezas pueden ser eliminadas como desperdicio, o bien separarse del producto; por ejemplo emulsiones, basuras o sustancias ajenas al reactivo.

 Producto, residuo y acumulado.

Producto: En una reacción química es el conjunto de sustancias que se obtienen al combinar los reactivos.

Residuo: Es la suma de impurezas de los reactivos, más la cantidad en exceso de los reactivos.

Acumulado: Es el producto que se queda en el reactor

 Leyes estequiométricas

La ley e la conservación de la masa, o conservación de la materia, es una de las leyes fundamentales en todas las ciencias naturales; fue elaborada por Lavoisier y otros científicos que le sucedieron. Esta ley establece que: “En toda reacción química la masa se conserva, lo que quieres decir que la masa consumida de los reactivos es igual a la masa obtenida de los productos”.

Así, la masa se conserva; es decir, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos. Este aspecto tiene una importancia fundamental, ya que gracias a esto es posible extraer los componentes específicos de alguna materia prima sin tener que desechar el resto; también es factible obtener elementos puros, mismos que seria imposible lograr si la materia se destruyera.

 Principio de la conservación de la materia

Este principio establece que cuando se forma un producto en una reacción, la energía que este producto posee es menor que la suma de las energías de las materias primas; entonces, la diferencia de energía tendrá que aparecer en forma de calor. En la mayoría de los fenómenos químicos no solo se desprende energía, sino que también hay que adicionar calor para que la reacción progrese, de aquí que las reacciones se clasifiquen en endotérmicas y exotérmicas.

 Ley de las proporciones constantes

Una de las observaciones fundamentales de la química moderna hecha por Joseph Proust, esta expresada en la ley de las proporciones constantes, también conocida como ley de las proporciones definidas, la cual dice: “Cuando se combinan dos o mas elementos para dar un determinado compuesto, siempre lo hacen en una relación constante de masas”.

 Ley de Dalton o ley de las proporciones múltiples

Esta ley fue formulada en 1803 por John Dalton, y es considerada una de las leyes estequiométricas mas importantes, la cual actualizada dice que: “Cuando dos elementos se combinan entre si para formar compuestos diferentes, las masas de los elementos que se unen siempre lo hacen en una relación de números enteros”. Es decir, que cuando dos elementos A y B forman mas de un compuesto, las cantidades de A que se combinan en estos compuestos, con una cantidad fija de B, están en función de números enteros sencillos.

 Ley de las proporciones equivalentes

Esta ley llamada también de los pesos de combinación; fue formulada por Ritcher en 1792 y completada varios años mas tarde por Wenzel. Se puede enunciar de la siguiente manera: “Los pesos de los diferentes elementos que se combinan con un mismo peso de un elemento dado, son los pesos relativos a aquellos elementos cuando se combinan entre sí, o bien múltiplos o submúltiplos de estos pesos”.

Cuando los reactivos están en cantidades proporcionales a su coeficiente estequiometrico dice que:

a) La mezcla es estequiometrica

b) Los reactivos están en proporciones estequiometricas

c) La reacción tiene lugar en condiciones estequiometricas.

Reacción química

Una reaccionquimica es un cambio o fenómeno que modifica la composición química de las sustancias, para formar sustancias de composición diferente. También podemos decir que es un paso de un sistema de condiciones iníciales a finales.

En toda reacción química resaltamos dos etapas:

• La inicial (llamado reactantes), antes del cambio

• La final (llamado productos), después del cambio.

La definición de reactantes suele modificarse cuando se refiere a las reacciones químicas que se manejan en gran escala en campos especializados. Así por ejemplo, en los procesos industriales se les llama materia prima, en procesos metalúrgicos se llaman minerales o menas.

Además según la ley de conservación de la masa, en una reacción química la masa del sistema en condiciones iníciales y finales es la misma; según la teoría atómica diremos que durante una reacción química solo hay un reacomodo de átomos, lo que indica que el tipo y número de átomos que contiene el sistema inicial y final es el mismo, sólo que se encuentran enlazados o unidos de manera diferente.

FACTORES A CONSIDERAR CÓMO AFECTAN

PRESION, TEMPERATURA Y COMPOSICION DESPLAZAMIENTO DEL EQUILIBRIO, AUMENTO EN EL RENDIMIENTO, DESCRIPCION DE CONDICIONES DEL PROCESO

CINETICA DE LA REACCION ASEGURA LOS TIEMPOS OPTIMOS DE REACCION Y EL GRADO DE DESCOMPOSICION DE LAS SUSTANCIAS QUE REACCIONAN

ESTADO DE AGREGACION FAVORECE EL CONTACTO DE LAS ESPECIES PARTICIPANTES

 Clasificación de reacciones

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