R eactores. químicos

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1 R eactores químicos

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3 R eactores químicos José Luis Bea Sánchez

4 José Luis Bea Sánchez EDITORIAL SÍNTESIS, S. A. Vallehermoso, Madrid Teléfono ISBN: Depósito Legal: M Impreso en España - Printed in Spain Reservados todos los derechos. Está prohibido, bajo las sanciones penales y el resarcimiento civil previstos en las leyes, reproducir, registrar o transmitir esta publicación, íntegra o parcialmente, por cualquier sistema de recuperación y por cualquier medio, sea mecánico, electrónico, magnético, electroóptico, por fotocopia o por cualquier otro, sin la autorización previa por escrito de Editorial Síntesis, S. A.

5 PRESENTACIÓN PRINCIPIOS BÁSICOS DE LAS REACCIONES QUÍMICAS Objetivos Mapa conceptual Glosario Introducción a las reacciones químicas Reacción química Ecuación química Conceptos básicos de las reacciones químicas Estequiometría Ajuste de ecuaciones químicas Información estequiométrica Reactivo limitante Reacciones incompletas Rendimiento Conversión Selectividad Tipos de reacciones químicas Según el número de fases Según el equilibrio Según el catalizador Según la complejidad Según la combinación entre reactivos y productos Según su naturaleza Aproximación a los reactores químicos... 39

6 6 Reactores químicos Práctica n.º Resumen Ejercicios propuestos Test de autoevaluación TRANSFERENCIA DE ENERGÍA EN LAS REACCIONES QUÍMICAS Objetivos Mapa conceptual Glosario Introducción a la termoquímica Ecuaciones termoquímicas Unidades de energía Entalpía estándar de reacción Definición de entalpía Diagramas entálpicos Entalpía estándar de formación Estados alotrópicos Ley de Hess Balance de energía en reacciones químicas Entalpía estándar de combustión Bombas calorimétricas Entalpía estándar de disolución Ley de Kirchoff Práctica n.º Resumen Ejercicios propuestos Test de autoevaluación EQUILIBRIO QUÍMICO Objetivos Mapa conceptual Glosario Introducción al equilibrio químico Ley de acción de masas Constante de equilibrio Cociente de reacción Q Equilibrio de sistemas homogéneos Sistemas gaseosos Cálculos en sistemas homogéneos Equilibrio de sistemas heterogéneos Cálculos en sistemas heterogéneos Principio de Le Chatelier Influencia de la variación de la temperatura Influencia de la variación de la presión Influencia de la variación de la concentración de un reactivo Influencia de la variación del volumen Influencia de la adición de un catalizador Influencia de otros factores

7 Reactores químicos Aplicaciones industriales Práctica n.º Resumen Ejercicios propuestos Test de autoevaluación CINÉTICA QUÍMICA Objetivos Mapa conceptual Glosario Introducción a la cinética química Velocidad de reacción Ley de velocidad Orden de reacción Ecuación de Arrhenius Tipos de reacciones Mecanismos de reacción Molecularidad Variación de la energía durante una reacción Teoría de las colisiones Teoría del estado de transición: el complejo activado Energía de activación Términos de la ecuación de Arrhenius Factores influyentes en la velocidad de reacción Temperatura Concentración de reactivos Naturaleza de los reactivos Catalizadores Métodos de análisis de la velocidad Método diferencial Método integral Método de la vida media Práctica n.º Resumen Ejercicios propuestos Test de autoevaluación CATALIZADORES Objetivos Mapa conceptual Glosario Definición Características Químicamente inalterado Modificación de la cinética Especificidad Estado físico Cantidad Vida útil

8 8 Reactores químicos Tipos de catalizadores Catálisis homogénea Catálisis heterogénea Regeneración de catalizadores Desactivación de catalizadores Envenenamiento Ensuciamiento Envejecimiento Sinterización Volatilización Rendimiento de la reacción Catalizadores en la industria Práctica n.º Resumen Ejercicios propuestos Test de autoevaluación ELECTROQUÍMICA Objetivos Mapa conceptual Glosario Conceptos básicos de electroquímica Número de oxidación Agente oxidante Agente reductor Par redox Reacciones de oxidación-reducción Métodos de ajuste Celdas electroquímicas Clasificación de las celdas electroquímicas Reglas de nomenclatura de las pilas Potencial electródico Ecuación de Nernst Celdas galvánicas Pila Daniell Pilas comerciales Celdas electrolíticas Leyes de Faraday Velocidad de reacciones electroquímicas Tipos de reactores electroquímicos Aplicaciones industriales Electrólisis del cloruro de sodio fundido Niquelado/plateado electrolítico Protección catódica: ánodo de sacrificio Práctica n.º Resumen Ejercicios propuestos Test de autoevaluación

9 Reactores químicos REACTORES QUÍMICOS Objetivos Mapa conceptual Glosario Introducción a los reactores químicos Clasificación de los reactores químicos Según el número de fases Según el régimen de circulación Según el régimen térmico Según la forma del reactor Variables de reacción Conversión Tablas estequiométricas Temperaturas y presiones Tiempo de residencia Tiempo espacial Sistema de agitación Balances de materia en reactores Reactor discontinuo mezcla completa Reactor continuo mezcla completa Reactor flujo pistón Diseño de reactores Puesta en marcha y parada de reacciones Práctica n.º Resumen Ejercicios propuestos Test de autoevaluación BIORREACTORES Objetivos Mapa conceptual Glosario Introducción a la biotecnología Procesos biotecnológicos Clasificación de las biorreacciones Reacciones y reactores enzimáticos Enzimas Cinética enzimática Factores influyentes en la actividad enzimática Inmovilización enzimática Reacciones y reactores con microorganismos Caracterización de procesos microbiológicos Cinética de procesos microbiológicos Factores influyentes en la cinética de crecimiento Clasificación de los biorreactores Biorreactores agitados Biorreactores con catalizadores inmovilizados

10 10 Reactores químicos Aplicaciones de los biorreactores Procesos farmacéuticos Tratamiento de vertidos Otras aplicaciones Práctica n.º Resumen Ejercicios propuestos Test de autoevaluación