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intica Qumica y atlisis
Contenido
Ubicacin del curso en el currculo
Objetivo
Contenido bsico Mtodo de aprendizaje
Evaluacin
Bibliografa bsica
Programa de actividades
Preguntas
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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICO
Facultad de Qumica
Cintica Qumica y Catlisis
Programa de Estudio. Quinto Semestre
Ciclo: Fundamental de la profesin
rea: Fisicoqumica; Departamento Fisicoqumica
Obligatoria; Clave: 1538; Grupo 4; Teora: 3 h/semana (48
h/semestre); Crditos: 6
Tipo de asignatura: Terica; Modalidad de la asignatura:
CursoAsignatura Precedente: Seriacin obligatoria con Equilibrio y
Cintica Qumica y Catlisis.
Asignatura Subsecuente: i) Seriacin obligatoria con Ingeniera de
Reactores I;
ii) Indicativa con Laboratorio Unificado de Fisicoqumica.
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Objetivos1.- Comprender el carcter experimental del estudio de
la cintica qumica y la catlisis
2.- Describir las transformaciones qumicas y catalticas en
funcin del tiempo.
3.- Deducir los mtodos de clculo que permitan establecer las
ecuaciones de rapidez de
reacciones.
4.- Conocer los modelos de interpretacin a nivel molecular de
los fenmenos cinticos
5.- Conocer la importancia de la catlisis homognea, heterognea y
enzimtica en la
industria qumica de Mxico para proponer soluciones
creativas.
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Unidades (Nmero de horas/Unidad)
1. Anlisis emprico de rapidez de reaccin (5 h de T)
1.1. Definicin de rapidez de reaccin.1.2. Factores que afectan
la rapidez de las reacciones.1.3. Orden y constante de rapidez de
reaccin.1.4. Mtodos experimentales para determinar las ecuaciones
experimentales de rapidez:
Mtodos integral y diferencial
2. Interpretaciones moleculares de los fenmenos cinticos (6 h de
T)
2.1. Paso elemental2.2. Molecularidad2.3. Mecanismos de
reaccin
2.4. Esquemas con paso limitante2.5. Esquemas con estado
estacionario
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Unidades (Nmero de horas/Unidad)
3. Efecto de la temperatura sobre la rapidez de reaccin (6 h de
T)
3.1. Teora de Arrhenius
3.2. Teora de las colisiones3.3. Teora de la rapidez
absoluta.
4. Catlisis (7 h de T)4.1. Descripcin y caracterizacin del
fenmeno de catlisis4.2. Clasificacin de los sistemas catalticos4.3.
Importancia de la catlisis homognea, heterognea y enzimtica en la
industria del
proceso.
5. Adsorcin (8 h de T)5.1. Tipos de adsorcin
5.2. Isotermas de adsorcin fsica y qumica5.3. Establecimiento de
ecuaciones de rapidez de adsorcin.
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Unidades (Nmero de horas/Unidad)
6. Caracterizacin de catalizadores slidos (8 d de T)6.1. rea
superficial. Modelo BET de adsorcin en multicapa y mtodo de
evaluacin.6.2. Textura porosa. Penetracin de mercurio y desorcin de
nitrgeno. Mtodos de
evaluacin.6.3. Tipos de densidades6.4. Evaluacin de
catalizadores slidos
7. Ecuacin de rapidez de reaccin para sistemas Gas-Slido (8 d de
T)
7.1. Desarrollo de los modelos
Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson7.2. Desarrollo de los modelos de
Mars-Van Krevelen7.3. Establecimiento de las ecuaciones de rapidez
de reaccin a partir de datos cinticos
experimentales
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Bibliografa bsica:1. Rutherfor Aris, Elementary Chemical Reactor
Analysis, Prentice-Hall, 1969.2. James J. Carberry, Chemical and
Catalytic Reaction Engineering, McGraw-Hil
1976.3. Smith, J. M.,Ingeniera de la Cintica Qumica, 5 edicin,
Mxico, Compaa
Editorial Continental, 1991.4. Atkins, P. W., Fisicoqumica, 3
edicin, USA, Addison Wesley, 1991.5. Laidler, K. J. y Meiser, J.
H.,Fisicoqumica, 2 edicin, Mxico, D.F., CECSA,
1997.
Bibliografa complamentaria:1. Fogler, H. S.,Elements of Chemical
Reaction Engineering, 3rd Edition, Upper
Saddle River, New Jersey, Prentice Hall, 1999.2. Levenspiel, O.,
Chemical Reaction Engineering, 3rd Edition,New York, Wiley,
1998.2. Levine, I. N., Fisicoqumica, 4a edicin, Mxico, D. F.,
McGraw Hill, 1998.
3. Castellan, G. W.,Fisicoqumica, 2 edicin, Mxico, D. F.,
Addison WesleyIberoamericana, 1995.
4. Bockris, J. O., Modern Electrochemistry, 2nd Edition, New
York, Plenum Press,1997.
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Sugerencias didcticasExposiciones orales, proyeccin y anlisis de
videos relacionados con algn tema enparticular, preguntas abiertas,
trabajo colaborativo y de investigacin bibliogrfica,elaboracin de
mapas conceptuales, experiencias de ctedra, visitas guiadas a
industriaPlanteamiento y discusin de problemas de inters industrial
y/o de investigacin actua
Forma de evaluarRejillas de autoevaluacin y coevaluacin.
Portafolios personal, bitcora de trabajo, serde problemas,
participacin creativa en clase, exmenes parciales y finales.
Perfil profesiogrfico de quienes pueden impartir esta
asignaturaProfesionales de la ingeniera qumica, especialistas en
cintica qumica y catlisis(deseable con posgrado en el rea) que
dediquen su tiempo tanto a la docencia como a investigacin (y/o
industria), slida preparacin docente que implique el manejo de
lasnuevas teoras .
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CINTI CA QUMICA Y CATLI SIS
OBJETIVO
Estudiar los principios que permiten modelar matemticamente
elcomportamiento de reacciones qumicas, catalizadas o no, que
se
llevan a cabo en una fase (sistemas homogneos) o dos o ms
fases
(sistemas heterogneos), con el propsito de analizar el
comportamiento fisicoqumico de tales sistemas.
Batch
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intica Qumica y atlisis
d proceso de transformacin qumicadt
dr(?)
dt
r d( composicin) k(temperatura)
d f ( reacivos, productos) g( catalizador) h(procesos de
transferencia)
n
Ejemplos de f:
f C
Ejemplos de h:
h ( Da )
Ek(T ) Aexp
RT
n
m
Cf
(1 KC )
h ( )
0
Ejemplo de g :
ag exp t
q
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intica Qumica y atlisis
dC
r C,Tdt
nr k T C
El principal objetivo de este curso es entender la importancia
que tiene
tanto la estructuracin como el manejo de expresiones de rapidez
dereaccin, ri(C,T), en el estudiode procesos de transformacin en
losque se llevan a cabo una o ms reacciones qumicas.
E
k T AexpRT
Batch
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CINTICA QUMICA Y CATLISIS
Mtodo:1. Exposicin de conceptos bsicos: Maestro ;
2. Exposicin de ejercicios de aplicacin: Alumnos;
3. Desarrollo y exposicin de un proyecto semestral.
Evaluacin:
1. Participacin en clase;2. Tareas;3. Exmenes;
4. Proyecto semestral.
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1. Carberry J.J. ; Chemical and Catalytic Reaction Engineering;
Mc Graw Hill.
2. Froment F.F. & Biscoff K. B.; Chemical Reactor Analysis
and Design; J. Wiley.
3. Holland D.; Fundamentals of Chemical Reaction Engineering;
Prentice Hall.
4. Aris R.; Elementary Chemical Reactor Analysis; Prentice
Hall.
5. Smith J. M.; Chemical Engineering Kitenics; Mc. Graw
Hill.
6. Fogler S.; Elements of Chemical Reaction Engineering;
Prentice Hall, 3. Ed..
intica Qumica y atlisisBibliografa Bsica
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INGENIERIA DE REACCIONES
J. J. Carberry: Prefacewhat is set forth here is designed
tostimulate the novice who will to build, as do we all, upon
thesesimple elements in order to fashion meaningful solutions to
thecomplex chemical reaction realities which nature visits upon
us.
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MODELAMIENTO:
Proceso qumico
Parmetros medibles
Modelo de reaccin
Modelo matemtico
Ecuaciones de
rapidez de reaccin
Modelo del reactor.
Diseo /Anlisis
del proceso qumico
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Cintica de reacciones qumicas
MODELO MATEMATICO DE LA
CINTI CA QUM ICA DE SISTEM AS
HOMOGNEOS Y HETEROGNEOS
NO-CATALTI COS O CATALTI COS
PROPIEDADES Y LEYESDE LA MATERIA
TERMODINMICA
POSTULADO DECONTINUIDAD
PRINCIPIO DECONSERVACION
PROCESO QUMICO
MATEMATICAS
EXPERIENCIA
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REACCION QUIMICA: Proceso de transformacin clave.
COMPLEJIDAD DEL MODELO: f informacin disponible, costo,recursos
humanos, materiales y tiempo).
REACTOR: Equipo donde se lleva a cabo la transformacin qumica,al
menor costo posible.MODELO MATEMTICO DEL REACTOR: Conjunto de
ecuaciones quepermiten el diseo y/o el anlisis de los procesos que
ocurrendurante la transformacin qumica. ecuaciones de conservacin
ycondiciones limite/iniciales).
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El mejor modelo cinticoPrater: Principio de la pendiente.
Utilidad
Costo
Valor Neto
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Leyes fenom enolgicas
Parmetros de aju st e
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Fin 12-01-31-1
