INTRODUCCIN

INGENIERIA DE LAS REACCIONES QUIMICAS II

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

FACULTAD DE INGENIERA QUMICA

DEPARTAMENTO ACADMICO DE INGENIERA

CTEDRA:REACCCIONES QUIMICAS IITEMA

CATEDRTICO:ING. SALVADOR ORE VIDALONALUMNOS:

ALFARO JAUCHA, Jonathan

CONTRERAS TUEROS,Toninho

GAVINO PREZ, Wilver

URRUTIA MACHUCA, Andres

SEMESTRE : VIII

HUANCAYO 2010

INTRODUCCIN

El presente informe que mostramos a continuacin trata acerca de la Obtencin del Acetaldehdo por oxidacin selectiva a partir del etanol. El medio de obtencin es por oxidacin de alcohol en el reactor diferencial.

Adems presentamos los conocimientos bsicos acerca del acetaldehdo, sus propiedades fsicas, qumicas y termodinmicas. Tambin presentamos diferentes formas de obtencin, mtodos de reconocimiento y de las diversas aplicaciones que tiene el producto obtenido.

La mayor parte de aplicaciones es usada como producto intermedio en la produccin de cido actico, en anhdrido actico, acetato de etilo, alcohol metlico, etc.Los Alumnos

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

Obtener acetaldehdo por oxidacin del alcohol etlico utilizando como catalizador el oxido de cobre.OBJETIVOS ESPECFICOS: Emplear el reactor diferencial para oxidar el alcohol etlico

Determinar los flujos estequiomtricos de la reaccin etanol-aire

Realizar el diagrama de flujo (Falta realizar) Analizar cualitativamente el producto obtenido (Falta Realizar)

OBTENCIN DE ACETALDEHDO POR OXIDACIN DEL ALCOHOL ETLICO UTILIZANDO COMO CATALIZADOR OXIDO DE COBRE

I. REVISIN BIBLIOGRFICA.CATLISISSe da el nombre de catlisis a la variacin en la velocidad de una reaccin qumica, que pueden o no cambiar su naturaleza qumica por la sola presencia de alguna sustancia que aparece inalterad a en los productos de reaccin a las sustancia que aparece inalterada en los productos de reaccin a las sustancias que tienen esta propiedad se les da este nombre de catalizadores, y de las reacciones que se efectan en presencia de estos se dice que son reacciones catalticas. La variacin en la velocidad de reaccin por los catalizadores puede ser positiva (aceleracin) o negativo (retardacin).

Catalizador que se altera y la cantidad de reactante convertido en un tiempo determinado. Es tambin de notar que, como el catalizador no altera el equilibrio, se aceleran en igual proporcin la reaccin directa e inversa.

CATLISIS HETEROGNEASe denomina as porque el catalizador y los reactantes pertenecen a fases diferentes. Los sistemas siguientes son los ms comunes: slido y gas; slido y lquido; liquido y gas; lquido y lquido (inmiscibles); en cada caso se menciona primero la fase del catalizador. A las dos primeras combinaciones se les da ordinariamente el nombre de catlisis por contacto.

MECANISMOS DE LA CATLISIS HETEROGNEASegn Sergio E. Droguett pueden distinguirse las siguientes etapas en la reaccin gas-slido:

Difusin de las molculas de reactivos desde la masa gaseosa hasta las proximidades superficiales externas del slido.

Difusin o penetracin de los reactivos a travs de los poros del slido hasta sitios de reaccin.

Adsorcin de los reactores en la superficie del slido

Reaccin qumica en la superficie

Desorcin de los productos desde la superficie hasta la fase gaseosa.

Difusin o salida de las molculas producto desde el interior de los poros hacia el exterior.

Difusin de los productos hacia la masa gaseosa

Segn Kirk y Othmer, la catlisis heterognea ocurre por el siguiente mecanismo

a) ADSORCIN La adsorcin de molculas gaseosas o lquidas por un cuerpo slido se puede explicar por medio de fenmenos bsicos de superficie. Los tomos de la red espacial de un cuerpo slidos situado dentro del cuerpo tienen saturados cinticamente con respecto a los tomos laterales e internos. En consecuencia, la adsorcin de gases en la superficie se debe a las fuerzas de valencia que resultan de la instauracin de los tomos superficiales. Puesto que la adsorcin se efecta con generacin de calor, la cantidad de gas absorbido debera disminuir continuamente al aumentar la temperatura. La adsorcin fsica se caracteriza por lo siguiente:

1. La adsorcin est en razn inversa de la temperatura.

2. Los gases fciles de licuar son fcilmente absorbidos

3. Los calores de adsorcin fsica son de la misma magnitud (1 a 10 kilocaloras)

4. Se obtiene rpidamente el equilibrio y hay reversibilidad.

Segn todas las probabilidades, las fuerzas que participan en la adsorcin fsica son de naturaleza Vander Waals dbil.

La segunda clase de adsorcin, que desempea papel importante en la catlisis heterognea, es la adsorcin qumica o activada, que se caracteriza por lo siguiente:

1. En general, la adsorcin tiene una temperatura mxima

2. La adsorcin de gases licuados no son fcilmente adsorbidos.

3. De ordinario son lentas la produccin del equilibrio y la reaccin reversible.

4. Son altos los calores de adsorcin (10 a 100 kilocaloras) y comparables en magnitud a los calores de reaccin qumica.

Se ha identificado la superficie de un catalizador slido en un sistema gaseoso como el asiento de accin cataltica y se ha reconocido la adsorcin qumica en la superficie como un paso previo indispensable para una reaccin cataltica heterognea.

La adsorcin no es el nico que complica el mecanismo de la catlisis heterognea. Los pasos necesarios en una reaccin de catlisis heterognea son:

El traslado en masa de reactantes a la superficie exterior bruta de la partcula del catalizador y la salida de los productos de la superficie slida al cuero del lquido.

El traslado difusional y el flujo de reactantes hacia el interior de la estructura porosa de la partcula del catalizador, y la salid por iguales medios de los productos de reaccin. La adsorcin activada de los reactantes y la desorcin de productos en la interfase cataltica. La reaccin superficial de reactantes absorbidos para formar productos adsorbidos qumicamente.

b) FACTOR GEOMTRICO Las investigaciones experimentales indican que hay cierta correlacin entre la actividad del catalizador y en las relaciones especiales de la molcula reactante y de la red cristalina del catalizador.

La deshidrogenacin cataltica se efecta cuando un grupo de tomos superficiales debidamente espaciados y de la actividad necesaria absorbe el reactante en una posicin exactamente orientada. A esta interpretacin se le dio el nombre de hiptesis de los mltiples en virtud de la accin simultnea de varios tomos superficiales.

Se ha pensado en una posible relacin entre el magnetismo y la catlisis.

No cabe duda de que la propiedad cataltica y las propiedades magnticas coexisten a menudo.

Segn la llamada Teora electrnica de la catlisis propuesta por Sxhwab se explica la activacin cataltica por transicin de los electrones de los reactantes al catalizador metlico. ACETALDEHDO ALCOHOL ETLICO(Ethyl alcohol). (Alcohol; alcohol de cereales; etanol; EtOH) C2H5OH.

PROPIEDADES: (96%) (ALCOHOL INDUSTRIAL ) Ind. Ref. 1.3651 (15C); tensin superficial, 22.8 dinas/cm (20C); viscosidad, 0.0141 poises (20C); presin de vapor, 43 mm (20C); calor especfico, 0.618 caloras/g (23C); punto de inflamacin, 14C; p. E., 0.816 (15.56C); p.eb., 78C; p. C., -114C. Temp. Autoignicin 422.7C.

Adems los alcoholes son compuestos covalentes polares, es un lquido incoloro, limpio y voltil de sabor picante, el alcohol anhidro es miscible en todas proporciones con el agua.

OBTENCIN a) A partir del etileno por hidratacin cataltica directa o por medio del sulfato de etilo como producto intermedio del sulfato de etilo como producto intermedio

b) Por fermentacin de melazas de mieles pobres.

CALIDADES U.S.P. (95% por volumen); absoluto; puro; desnaturalizado; espritus de colonia; diversas graduaciones, como p.ej. 190 grados.

NOTA: la mitad del nmero de esta graduacin da el 1% de alcohol etlico presente en la mezcla.ENVASES Barriles, camiones y vagones cisterna.

PELIGROSInflamable, peligroso riesgo de incendio. Lmites de inflamabilidad en el aire, 3.3 a 19% . Tolerancia, 1000 ppm en el aire. Veneno no acumulativo; puede tener efectos txicos y narcticos por ingestin.

USOS Disolvente para resinas, grasas, aceites cidos grasos, hidrocarburos, hidrxidos alcalinos; medio de extraccin; fabricacin de intermedios; derivados orgnicos (especialmente acetaldehdo), colorantes, drogas sintticas; elastmeros; detergentes; soluciones para limpieza; revestimientos; cosmticos; productos farmacuticos; explosivos; anticongelantes; bebidas; antispticos; medicina.

OXIGENO Es el elemento numero ocho de la tabla peridica, con masa atmica 16, fue descubierto por Priestley en 1772 por calcinacin de nitrato de potasio.

A partir de esto Lavoisier estableci, sus propiedades en la combustin y en la respiracin.

1.5.1. PROPIEDADES FSICAS Casi incoloro

Densidad 1.05 g/ml

No se licua hasta 183 C

Poco soluble en agua

Muy electronegativo

REACCIONES QUMICAS PARA EL RECONOCIMIENTO DE ACETALDEHDOREACCIN DE FEHLING.Para oxidar acetaldehdo por medio de la solucin alcalina de iones cprico, se utilizan dos soluciones, una de sulfato de cobre y otra de tartrato de sodio y potasio e hidrxido de sodio.

La solucin de sulfato de cobre se comporta como una solucin de oxido cprico (CuO), el cual oxida al grupo aldehdo a grupos carboxlico y se reduce a oxido cuproso (Cu2O), que es un de un color rojo ladrillo, la reaccin es la siguiente:

CH3 CHO + 2Cu++ + 5OH CH3 C O + Cu2O + 3H2O

Si al efectuar el ensayo aparece la coloracin rojo ladrillo, se puede confirmar la presencia de acetaldehdo.

REACCIN DE TOLLENSEl reactivo de Tollens es una solucin amoniacal de nitrato de palta, la cual se prepara agregando suficiente amoniaco a la solucin de nitrato de plata, con la cual se forma el complejo argento amoniacal.

Ag+ + 2NH3 Ag(NH3)2+Este complejo se comporta como un agente dbilmente oxidante y cuando reacciona con reductores fuertes, domo en el caso del acetaldehdo, la plata se deposita en forma de metal sobre las paredes del recipiente, segn la reaccin general:

CH3 C H + 2Ag(NH3)2+ + 3OH CH3 C O + Ag + 4NH3 + 2H2O

II. PARTE EXPERIMENTAL DESCRIPCIN DEL PROCESO DE OBTENCIN DEL ACETALDEHDO El acetaldehdo se puede obtener en el laboratorio oxidando C2H2OH en presencia de catalizadores en nuestro caso el Oxido de cobre mediante la siguiente reaccin.

CH3 CH2OH + O CH3 CHO + H2O

MECANISMO DE REACCIN La mayora de procesos catalticos industriales importantes ocurren en una interfase gas-slido. El mecanismo de estas reacciones esta basado en la teora propuesta por Longmuir en 1916. Este sugiri que el proceso ocurre en la forma siguiente:

a) Movimiento de las molculas gaseosas hacia la superficie por conveccin o difusin

R (sorbato)

000000000

.............................

C (absorbente)

b) Flujo de reactivos por los poros de la sustancia cataltica

c) Absorcin de las molculas del reactivo sobre la superficie. Esta absorcin se produce mediante un fuerte enlace qumico y se conoce como quimiosorcin

R (sorbato)

000000000

.............................

C (absorbente)

d) Tiene lugar una reaccin elemental entre las molculas absorbidas, o entre molculas absorbidas o molculas en fase gaseosa.

.............................

C (absorbente)

e) Desorcin de las superficies de las molculas producto

.............................

C (absorbente)

f) Flujo de productos a travs de los poros de la sustancia cataltica.

g) Movimiento de las molculas gaseosas desde la regin superficial mediante conveccin o difusin.

.............................

Donde:

R: Reactivos (etanol y oxigeno)

C: Catalizador (Oxido de Cobre)

P: Productos (acetaldehdo, agua)

1) CH3 CH2OH + O CH3 CH2O (C) O (F12) CH3 CH2OH (C) O CH3 CHO + H2O + (C) (F2 CH3 CH2OH + (C) CH3 CHO + H2O + (C) (F

Donde:

(C): Catalizador slido Oxido de Cobre(F1 y (F : Energa libre de activacin para cada uno de los pasos en el mecanismo de reaccin.

(F : Energa libre de activacin total para la reaccin

(F2 y (F1 : menor que (F MATERIALES Y REACTIVOSEQUIPOS:

Reactor A nivel de banco: evaporador, precalentador, reactor tubular, condensador

Comprensora

Refrigerante

MATERIALES

Baln de destilacin

Trama de gases

Cronometro

Comprensora

BIBLIOGRAFIA SMITH. J. M, Walter P. Murphy, Ingeniera de la Cintica Qumica, Ediciones Mc Graw-Hill Book Company INC. Mxico - 1968.

OCTAVE, Levenspiel. Ingeniera de las reacciones qumicas. Editorial Reverte, Espaa, 1981

CHANG, Raymond. Qumica Editorial Mx. Well 1991.

INTERNET:

http://www.acetaldehdo/obtencin/propiedades/usos/com.htm.OBTENCION DEL ACETALDEHIDO Y RECONOCIMIENTO

EMBED CorelDraw.Grfico.9

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Corriente

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