1

Planeación del curso de

CINÉTICA QUÍMICA Y CATÁLISIS

I.- Información general.

Asignatura: Cinética Química y Catálisis Grupo: IQ-1-V No. Créditos: 8 Curso Académico: Teórica Teoría: 4 horas Práctica: 0 Profesor: Dr. Miguel Angel Morales Cabrera

HORARIO

Actividad Lugar Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes

Clase Edificio B

10:00-11:00

9:00-11:00

10:00-11:00

Asesoría Sala de Juntas 12:00-13:00 8:00-9:00 II.- Prerrequisitos. Termodinámica, Balances de materia y energía, Fenómenos de transporte. III.- Temario. Contenido sintético del curso:

1. Fundamentos de cinética química. 2. Rapidez de reacción. 3. Catálisis heterogénea.

Objetivo General: Conocer y aplicar los principios, conceptos, leyes, teorías y técnicas que se obtienen a partir

del estudio de las diversas reacciones químicas, al mismo tiempo que aprenderá a manejar diversos simuladores de procesos así como los equipos instalados en el laboratorio y realizará visitas industriales participando en forma individual y en equipo. IV.- Programa detallado del curso. 1. Fundamentos de Cinética Química 1.1 Conceptos básicos 1.1.a Definir los conceptos de rapidez de reacción, molecularidad y orden de reacción 1.1.b Discutir la relación entre la cinética de una reacción y las condiciones de equilibrio 1.2 Mecanismos de reacción 1.2.a Definir los conceptos de complejo activado, estado de transición y energía de activación 1.2.b Interpretar las características de las reacciones: elementales no elementales,

2

simples y múltiples (paralelas y consecutivas), reversibles e irreversibles 1.2.c Obtener la expresión de la reacción global a partir de un mecanismo propuesto. 1.2.d Identificar el paso controlante de un mecanismo de reacción propuesto a partir de la ecuación cinética I EXAMEN PARCIAL (Módulo I). Septiembre de 2008 2. Rapidez de reacción 2.1 Efecto de la concentración 2.1.a Definir los conceptos de avance de reacción, conversión y selectividad. 2.1.b Obtener las expresiones de rapidez de reacción mediante balances molares para las reacciones enunciadas en el punto 1.2.b 2.1.c Determinar el orden de reacción y la constante cinética aplicando métodos de análisis de datos experimentales 2.1.d Analizar el comportamiento de la concentración con el tiempo para reacciones de distinto orden ( orden cero, primero, segundo y tercer orden de reacción) 2.2 Efecto de la temperatura 2.2.a Explicar la influencia de la temperatura sobre la rapidez de la reacción mediante la expresión de Arrhenius 2.2.b Discutir el significado de la energía de activación en la expresión de Arrhenius 2.2.c Calcular la constante de rapidez de reacción en función de la temperatura 2.2.d Analizar los efectos de concentración y temperatura sobre la selectividad y el rendimiento en un sistema de dos reacciones (consecutivas y paralelas) II EXAMEN PARCIAL (Módulo II). Noviembre de 2008 3 Catálisis heterogénea 3.1 Conceptos básicos 3.1.a Describir las características de una reacción heterogénea catalítica 3.1.b Explicar el mecanismo de una reacción heterogénea catalítica 3.2 Adsorción 3.2.a Definir el concepto de adsorción 3.2.b Explicar la naturaleza y características de los procesos de adsorción física y de adsorción química 3.2.c Identificar las propiedades que se emplean para caracterizar los catalizadores 3.2.d Explicar la teoría de la adsorcion de Langmuir 3.3 efecto de la concentración sobre la rapidez de la reacción heterogénea 3.3.a Obtener la expresión cinética de una reacción heterogénea a partir de un mecanismo y de un paso controlante propuestos 3.3.b analizar el comportamiento de la expresión cinética de una reacción heterogénea suponiendo diferentes pasos controlantes 3.4 efecto de la temperatura sobre la rapidez de la reacción heterogénea 3.4.a explicar los efectos de la temperatura sobre la rapidez de la reacción catalítica dada una expresión cinética 3.5 Factores de efectividad cinética. 3.5.a Transporte externo en las reacciones catalíticas 3.5.b Análisis de los Coeficientes de transferencia de masa y calor. 3.5.c. Factor de efectividad isotérmico en la interfase 3.5.d. Factor de efectividad no-isotérmico en la interfase 3.5.e Análisis de los Procesos de difusión interna 3.5.f Factor de efectividad isotérmico en la intrapartícula 3.5.g Factor de efectividad no- isotérmico en la intrapartícula III EXAMEN PARCIAL (Módulo III). Diciembre de 2008

EXAMEN ORDINARIO (Módulos I, II y III)

3

V.- Bibliografía.

1. H.S. Fogler "Elements of Chemical Reaction Engineering". 4ª ed. Prentice-Hall (2008).

2. O. Levenspiel "Ingeniería de las reacciones químicas". 3ª ed. Limusa Wiley (2004).

3. J. M. Smith “Ingeniería de la cinética química”. 3a ed. Mc Graw-Hill (1991).

4. Hill Jr., Charles G., "An Introduction to Chemical Engineering Kinetics and Reactor

Design" Ed. John Wiley and Sons (1999).

V.- Evaluación del curso. a)

• 3 Exámenes Parciales 60 %

• Proyectos 20 %

• Tareas 10 % • Participación 10 %

TOTAL 100 % ( Calificación = 10 )

b)

• Examen Ordinario (Módulos I, II, III ) 100 % ( Calificación = 10 ) - El alumno que no repruebe ningún examen parcial y sume un total de al menos 80 %, tendrá derecho a exentar el Examen Ordinario. - El alumno que repruebe exámenes parciales tendrá que presentarse obligatoriamente al Examen Ordinario y contestar los módulos reprobados. - El alumno que desee mejorar la calificación de cualquier examen parcial tendrá que presentarse el día del Examen Ordinario y contestar el o los módulos correspondientes. Criterios y escalas para asignación de calificaciones: De acuerdo con las normas establecidas en el Estatuto de Alumnos de la Universidad Veracruzana:

En cada examen se expresará la calificación por medio de los signos aritméticos del 1 (uno) al

10 (diez).

Aprobarán quienes obtengan una calificación de 6 o mayor, en la escala de 1 al 10.

La calificación final se hará constar en números enteros. En el caso de que el alumno obtenga una puntuación no entera se redondeará la calificación al número inmediato superior si el decimal es mayor o igual a 5 y al inmediato inferior si el decimal es menor a 5.