1. FISICOQUÍMICA II
PROFESORA:
DR. PAOLA ELIZABETH DÍAZ FLORES
“PROYECTO”
INTEGRANTES:
VIZCAÍNO MERCADO JOSUE
CASTILLO LÓPEZ MARÍA ELIZABETH
ZUÑIGA ZAMORA ARGENTINA
LÓPEZ RODRÍGUEZ JOAQUÍN ADRIAN
VARGAS SALAZAR CITLALLI
ITZEL OMAYRA GRANADOS CASTILLO
16 DE MAYO DEL 2011

2. INTRODUCCIÓN
El estudio de la cinética es intrínsecamente una actividad experimental, debido a la variedad de
factores que condicionan la velocidad de una reacción. Las reacciones tienen lugar cuando las
moléculas de reactivo colisionan entre sí e interactúan de forma adecuada para formar, o no,
moléculas de productos. Pero, a nivel molecular, cada grupo de especies reactivas es un mundo
particular de características propias con un comportamiento específico que tan sólo se puede
tratar de interpretar después de medir un gran número de datos experimentales.
La palabra velocidad sugiere que algo está cambiando con el tiempo, la velocidad media de una
reacción se obtiene dividiendo el cambio de concentración de un reactivo o producto por el
intervalo de tiempo en el cual se produce la variación de dicha concentración (1).
El más obvio deseo de la investigación de la cinética química, evidentemente, es sencillamente
obtener valores de carácter práctico. Mediante paciente y bien planteada experimentación es
posible deducir empíricamente los efectos de diversas variables significativas (ejemplo:
concentraciones de los reactivos, de los productos de reacción, y catalizadores, temperatura,
fuerza iónica, naturaleza del disolvente, presión, etc.) de la velocidad de una reacción dada. Estos
valores se pueden utilizar en la subsiguiente predicción del conjunto de condiciones más eficiente
en que pueda desarrollarse la reacción, tanto si se trata de una preparación de laboratorio como
de una operación a escala industrial. Este aspecto de la cinética química es de la máxima
significación para el ingeniero químico y constituye el fundamento del diseño de un reactor
específico.
En el diseño de reactores se utiliza la información, el conocimiento y la experimentación de varios
campos: termodinámica, cinética química, mecánica de fluidos, transferencia de calor,
transferencia de masa, y economía. La ingeniería de las reacciones químicas es la síntesis de todos
estos factores con el propósito de diseñar el mejor reactor químico (2).
Es importante definir la velocidad de reacción de modo que tenga significado y sea útil. Para ello
se adoptan una serie de definiciones de velocidad de reacción, magnitudes todas ellas
relacionadas, y de naturaleza intensiva en vez de extensiva. Primeramente se debe seleccionar un
componente de la reacción para considerarlo y definir la velocidad de reacción en función de este
componente i. Si la velocidad de cambio en el número de moles de este componente debido a la
reacción es dN/dt, entonces la velocidad de reacción en sus diferentes formas se define como
sigue. Con base en la unidad de volumen de fluido reaccionante,
De manera similar, se emplea para volúmenes de reactores y de sólidos. Con base en la unidad de
masa del sólido en los sistemas sólido-fluido,

3. Con base en la unidad de superficie de interfase en los sistemas de dos fluidos, o basándose en la
unidad de superficie del sólido en los sistemas gas-sólido (3),
De manera general la velocidad de reacción está definida de la siguiente manera:
OBJETIVO
Desarrollar las graficas que interpreten el comportamiento de la concentración de cada uno de los
participantes en la reacción de descomposición del ozono en fase gaseosa catalizada por el
pentóxido de nitrógeno.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Desarrolle e intérprete un sistema complejo de ecuaciones: serie o paralelo en el proyecto se
ejemplificara la resolución de las ecuaciones diferenciales con al menos tres ecuaciones para
reacciones complejas. Se pueden suponer valores y relaciones de k para cada reacción que se
desee interpretar.
DESCOMPOSICIÓN DEL OZONO
La descomposición del ozono en fase gaseosa es catalizada por el pentóxido de nitrógeno.
Mecanismo de reacción

4. SOLUCIÓN
La expresión de velocidad de reacción de la descomposición del Ozono se obtuvo mediante el
método de aproximación al estado estacionario, resultando la expresión global de velocidad
siguiente:
La solución al problema se realizó empleado un software (Matlab) en el cual se hizo el seguimiento
de las concentraciones de los reactivos durante el tiempo de reacción. Para ello se elaboraron los
siguientes códigos de programa.
A. CONCENTRACIÓN DE N2O5
clear,
clf
k1 = 1;%parametros de ecuacion diferencial
k2 = 0;
y0 = 4;
tf = 10;%tiempo de simulacion
t = [0:0.1:tf];%vector de tiempo
yt = 1-exp(-k1*t);%solucion correcta o analitica
hold on,
k = 20;
h = tf/k; %tf=tiempo final
y(1) = y0;
for i = 1:k
y(i+1) = (1-k1*h)*y(i)+h*k2;%formula
plot([(i-1)*h i*h],[y(i) y(i+1)],'b',i*h,y(i+1),'ro');grid
if i<10,
pause;
end
end
B. CONCENTRACIÓN DE O3
clear,
clf
k3 = 1.5;%parametros de ecuacion diferencial
k4 = 3;

5. y0 = 5;
tf = 10;%tiempo de simulacion
t = [0:0.1:tf];%vector de tiempo
yt = 1-exp(-k3*t);%solucion correcta o analitica
hold on,
k = 20;
h = tf/k; %tf=tiempo final
y(1) = y0;
for i = 1:k
y(i+1) = (1-k3*h)*y(i)+h*k4;%formula
plot([(i-1)*h i*h],[y(i) y(i+1)],'b',i*h,y(i+1),'ro');grid
if i<10,
pause;
end
end
RESULTADOS Y DISCUSIONES
La reacción estudiada fue la descomposición del ozono catalizada por pentóxido de nitrógeno. Se
realizó el análisis para la obtención de la expresión global de velocidad de reacción basándose en
el mecanismo descrito anteriormente. A través del software (Matlab 7.8) se analizó el
comportamiento de las concentraciones de los reactivos participantes en la reacción (N2O5 y O3),
los resultados obtenidos de manera gráfica se muestran en las figuras 1 y 2.
4
3.5
Concentración, mol/L
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tiempo, min
Figura 1. Velocidad de reacción del N2O5
Como se observa en la figura 1, la concentración inicial de N2O5 fue de 4 mol/L y la concentración
del mismo al final de la reacción fue de 0 mol/L; lo cual es un indicativo de que el N2O5 es el

6. reactivo limitante de la reacción, debido a que se consume totalmente. También es posible
observar que los primeros tres minutos de reacción son determinantes, es decir, es el tiempo en el
que se consume todo el reactivo limitante; además se observa que la concentración disminuye
rápidamente, por lo cual se puede intuir que la constante de velocidad de reacción posee un valor
alto. El valor de la constante está determinando por factores como son temperatura y presión;
suponiendo que existiera un incremento de temperatura se trataría de una reacción endotérmica,
por lo tanto el comportamiento de la concentración en dicha reacción correspondería a la figura
anterior.
5
4.5
Concentración, mol/L
4
3.5
3
2.5
2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tiempo, min
Figura 2. Velocidad de reacción del O3
Como se observa en la figura 2, la concentración inicial de O3 fue de 5 mol/L y la concentración del
mismo al final de la reacción fue de 2 mol/L; lo cual es un indicativo de que el O3 es el reactivo en
exceso de la reacción, debido a que no se consume totalmente. También es posible observar que
los primeros dos minutos de reacción son determinantes, es decir, es el tiempo en el que se
consume la mayoría del reactivo; además se observa que la concentración disminuye
rápidamente, por lo cual se puede intuir que la constante de velocidad de reacción posee un valor
alto. El valor de la constante está determinando por factores como son temperatura y presión; de
igual manera que el anterior, suponiendo que existiera un incremento de temperatura se trataría
de una reacción endotérmica, por lo tanto el comportamiento de la concentración en dicha
reacción correspondería a la figura anterior.
CONCLUSIÓN
El estudio de la cinética química de las reacciones es de vital importancia en investigación y a nivel
industrial ya que conociendo las variables y el comportamiento que estas presentan es posible su
manipulación para la optimización de procesos y reducción de costos. Gracias a esta área de

7. conocimiento el ingeniero químico es capaz de desarrollar optimizaciones para el trabajo
desempeñado.
BIBLIOGRAFÍA
(1) Reborias M.D. Química: la ciencia básica. Editorial Paraninfo, 2005. ISBN 8497323475,
9788497323475. p.p. 577.
(2) Gordon M. Harris. Cinética química. Publicaciones científicas y de tecnología aplicada. LIMUSA
WILEY, 2004. ISBN 968-18-5860-3. p.p. 6.
(3) Octave Levenspiel, Gabriel Tojo Barreiro, Octave Levenspiel. Ingeniería de las reacciones
químicas. Reverte, 1986. 3a edición. ISBN 9686708294, 9789686708295. p.p. 3-4.