clase 1 unidad 2

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICERRECTORADO BARQUISIMETO
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA

Ingeniería Química
Ingeniería Química
Unidad II.
Balance de materia
Balance de materia
con reacción química
Clase Nº6

Balance de Materia con reacción química

A +  B
+ B

C

F1
F3

Una sola etapa
Una sola etapa

F2

Múltiples etapas

2

Balance de Materia conreacción química
Información Previa

Reacción Química:
Es un proceso en el cual una sustancia o varias sustancias (elementos o compuestos) denominados reactivos,
sufren una transformación o combinación para formar una ó más nuevas sustancias.

Reactivos

Productos

La estructura de las reacciones químicas viene dada por:
EJEMPLO:

aA( g ) + bB( s ) ⎯
⎯→ cC( g ) + dD( l )

+  

→

InformaciónCualitativa

+     

CH4 +  2 O
+ 2 O2   → CO2 +  2 H
+ 2 H2O

Información
Cuantitativa

Los coeficientes estequiométricos nos sirven para plantear factores de conversión que relacionan las
cantidades de los diferentes compuestos que participan en la reacción.

A nivel molecular (MICROSCÓPICO):
Ó

CH4

1
MOLÉCULA
de Metano

+    2 O2    → CO2 +   2 H2O
2
MOLÉCULAS
de Oxígeno

1
MOLÉCULA
de Dióxido deCarbono

2
MOLÉCULAS
de Agua
3

Balance de Materia con reacción química
Información Previa

A nivel molecular ((MACROSCÓPICO):
) ((unidades másicas))

CH4

16 gramos
de Metano

+    2 O2    → CO2 +   2 H2O
64 gramos
de Oxígeno

44 gramos
de Dióxido
de Carbono

36 gramos
de Agua

Términos Importantes
•Reactivo Limitante: Es aquel reactivo que se consumiría en su totalidad si la reacción procedierahasta un
100%, se encuentra en menor proporción estequiométrica, y se determina fácilmente encontrando la
Proporción Relativa de todos los reactivos en el proceso de la siguiente forma:

PR i =

Moles del Reactivo i
Coeficient e Estequiome trico del Reactivo i

*****el reactivo que tenga menor PR i será
el reactivo limitante****

•Reactivo en Exceso: Es aquel reactivo que se encuentra en unaproporción mayor que la estequiométrica,
con respecto al reactivo limitante.
•Proporción Estequiométrica: Es cuando las cantidades molares (moles, Kmoles, lb-moles, ton-moles entre
otras) de dos o más reactivos se encuentran en la misma proporción relativa en la que éstos reaccionan
(obtenida a partir de la reacción química). En este caso todos estos reactivos tienen la misma Proporción
relativa (PR) yno hay reactivo limitante (ó todos son reactivos limitantes).
4

Balance de Materia con reacción química
Ejemplo:
Sea la reacción:

A + 2B Æ C + 2D

Si tenemos: 100 moles de A y 300 moles de B. Determine el Reactivo Limitante.

Solución:
11º Método.Método Partimos de cualquiera de las dos cantidades iniciales.
iniciales
2 mol B
1 mol A
Ó
100 mol A *
= 200 mol B
300 mol B *
= 150 mol A
1 mol A
2mol B
E ambos
En
b casos, Comparando
C
d con los
l moles
l iniciales,
i i i l tenemos
t
que R.L
R L es ell A.
A
2º Método.- Es un método rápido, y consiste en calcular los coeficientes molares de los reactivos
y compararlos con los coeficientes de los reactivos en la ecuación química.
Relación de Alimentación
A 100 mol
=
= 0,3333
B 300 mol

<

Relación Ec. Química
A 1 mol
=
= 0,5
B 2 mol

Como larelación de alimentación es menor (<) que la relación por medio de la ec.
química, tenemos que el R.L es el A.
NOTA.- En el caso en qque en una reacción qquímica,, exista mas de tres reactivos,, el calculo de los
coeficientes molares de los reactivos es entre cada uno de ellos y compararlos con los relativos a
los coeficientes de los reactivos en la ecuación química. Y el R.L será el que en sutotalidad sea
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menor.

Balance de Materia con reacción química

CH4    

+       2 O2     →

Cantidades de Reactivos

CO2
Limitante

100 mol

200 mol

CH4 y O2

100 mol

300 mol

CH4

+    2 H2O

200 mol
150 mol

200 mol

Exceso

Ninguno
O2
teórico

O2

100 mol

CH4
teórico

•Grado de Conversión: Es la relación entre la cantidad de reactivo consumido en la reacción y la cantidad
alimentada de éste....