3. Cálculo de la constante de velocidad y orden de reacción

La constante de velocidad esta representada por v = kC, representa la proporcionalidad entre la velocidad de reacción y las variables que afectan, fundamentalmente la concentración. El orden de reacción son las velocidades proporcionales a las concentraciones de los reactivos elevadas a una potencia conocida como orden de reacción, puede ser de orden cero con v = k , primer v = kc o segundo con v = kc^2.

3.1 Sistemas de reacción homogéneos en fase gas sin presencia de inertes
PROBLEMA
1. 

3.2 Sistemas de reacción homogéneos en fase gas con presencia de inertes
PROBLEMA
1.

3.3 Sistemas de reacción en fase líquida
PROBLEMA
1. 

6. Reacciones complejas

Las reacciones complejas son todas aquellas que están compuestas por mas de dos etapas de reacciones elementales, una reacción compleja debe ser descrita a través de un mecanismo de reacción. 

6.1 Reacciones en paralelo
Esta es una reacción llamada competitiva, en la que el reactivo se debate entre producir 2 tipos de productos diferentes, ya que el reactivo posee más de una vía de descomposición; uno seria producir un producto deseado y otro uno o mas productos no buscados.

6.2 Reacciones en serie
Las reacciones en serie son aquellas que ofrecen un producto pasando de
A+B→R,  y R+B→S, en ese orden. Al reaccionar el reactivo A con el reactivo B, dan lugar a un producto R, que a su vez reacciona con el sobrante del reactivo B, y pasan a formar S. Puede ser irreversible.
PROBLEMA
1. Para la reaccion en serie A→R→S, ki=k2, Calcule el valor de R cuando alcanza la concentración máxima y el valor de concentración.

6.3 Reacciones reversibles
Este tipo de reacciones corren en ambos sentidos, la cual ocurre directamente de izquierda a derecha, A+B→C+D, y de igual manera de derecha a izquierda,A+B←C+D, por lo cual se representan con doble flecha A+B⇆C+D
PROBLEMA
1. En la siguiente reacción reversible de primer orden 2A→B, su k=2.8x10^-2, a 80°C, ¿En cuanto tiempo A disminuira desde 0.88; a o.14M?

2. Cinética Química

La cinética química se encarga de estudiar la velocidad y los mecanismos con los cuales una rxn química logra convertir una especie en otra, todo en función de la concentración de los reactivos y todo lo que intervenga así como catalizadores o inhibidores,

Se debe tener en cuenta que cuando las sustancias reaccionan pueden hacerlo a diferentes velocidades, dependiendo de su naturaleza y el entorno en el cual se lleve a cabo la reacción. Para esto se debe tener en consideración varios factores, tales como: temperatura, superficie de contacto, concentración, catalizadores, etc.

Para tener más claro el concepto de cinética química se desarrollaron los siguientes ejemplos, en los que se muestran los sub-temas de manera específica.

2.1 Molecularidad y orden de reacción
La molecularidad  de una reacción es el número de moléculas que intervienen en la reacción, así mismo el numero de moléculas  de reactivos que colisionan simultáneamente para formar el complejo activado, solo se puede encontrar en una reacción elemental.

El orden de la reacción se otorga en base de velocidad determinada experimentalmente, puede tener valor fraccionario o entero.
PROBLEMA
1. Considerando que la reacción NO2+CO→NO+CO2, sucede en una unica etapa y que una temperatura dada esta representado por la ley de velocidad v=[NO2][CO]. Determina el orden y la molecularidad de la reacción.

             Se suman los ordenes parciles:   1+2=2
Como es una rxn en una sola etapa, la molecularidad esta dada por el orden de reacción, ya que solo chocan 1 molécula de NO2 con una de CO.

2. Se lleva a cabo un estudio cinétcio de la rxn CO+NO→CO2+NO a 280°C, obteniendose los siguientes datos.

2.2 Reacciones elementales y no elementales
Las reacciones no elementales son aquellas cuya estequiometría no coincide con su cinética. Y una reacción elemental es aquella que consta de una sola etapa en la que no se observan compuestos intermedios, la reacción se da en un solo paso.
PROBLEMAS
1. En la reacción elemental, la velocidad esta dada por:

2.3 Mecanismo de reacción
Este término esta ligado a las reacciones elementales, se le llama mecanismo de reacción a los pasos intermedios sencillos que relatan el avance de una reacción a escala molecular.


2.4 Reacciones simples y reacciones complejas
Las reacciones simples (irreversibles), son las que ocurren en una sola dirección hasta que esta sea completada en su totalidad, o ya sea que el reactivo limitante aparezca.
PROBLEMAS
1. 

Por otro lado las reacciones complejas (competitivas, en serie y reversibles), son todas aquellas que están compuestas por mas de dos etapas de reacciones elementales, una reacción compleja debe ser descrita a través de un mecanismo de reacción. 

3. 

2.5 Ley de velocidad

La ley de velocidad  permite calcular la velocidad de la reacción con base a las concentraciones iniciales de los reactivos presentes en la reacción, y esta definida como la cantidad de sustancia que reacciona por unidad de tiempo:
                                                            v = k[A]^a [B]^b

PROBLEMAS (2)
1. Determine la ecuación de velocidad y calcule k para la siguiente reacción:
S2O8+3I⇾2SO4+I3

2. Determinar la ley de velocidad de la siguiente reacción:

2.6 Método integral para obtener constante de velocidad y orden parcial. Evaluación de ordenes cero, uno, dos y tres para reacciones irreversibles simples.
La cinética química un experimento implica determinar la variación de la concentración de reactivos y/o productos con el tiempo, y dado que las ecuaciones de velocidad son ecuaciones diferenciales, es necesario integrarlas para hallar las concentraciones en función del tiempo.

• Reacciones irreversibles de orden cero: 

En una reacción de orden cero la ecuación diferencial de velocidad es: v = -d[A] / dt = k ,  se integra y tenemos [A] = [A]i - kt. 

• Reacciones irreversibles de primer orden:

Para esta se considera aA → P, donde la ecuación integrada nos da: [A] = [A]i * e^-ka t

• Reacciones irreversibles de segundo orden: 

Teniendo aA→P, se integra la ecuación d[A] / [A]^2 = -ka dt, y la ecuación integrada nos da: 

1 / [A] = 1 / [A]i + ka t

• Reacciones irreversibles de tercer orden:

Teniendo la ecuación aA→P de tercer orden con respecto al reactivo A, tenemos la ecuación diferencial: d[A] / [A]^3 = -ka dt, integrando obtenemos: [A] = [A]i / (1+2ka t[A]i^2 )^1/2

2.7 Tiempo de vida media para obtener orden cero, uno, dos y tres de reacción
El tiempo de vida media t1/2 es el tiempo necesario para que la concentración de los reactivos caiga a la mitad de su valor inicial. Para poder llevarlo a cabo se requiere de una serie de pasos con una concentración incial distinta, y una muestra de la conversión fraccional en un tiempo dado s eleva al aumentar la concentración en ordenes mayores a la unidad.


2.8 Cálculo de constante cinética y orden de reacción utilizando el método de aislamiento de Ostwald
La constante cinética k es independiente de la concentración, pero depende de la presión y de la temperatura. Para una reacción dada A+B→Productos, si la velocidad depende de la concentración de más de un reactivo, v = [A]^a*[B]^b, la ecuación se puede determinar planificando las experiencias, de forma que la concentración de un reactivo se mantenga constante mientras que la de otro va cambiando, normalmente se logra haciendo que una de las concentraciones esté en exceso de forma que no varíe al transcurrir la reacción, si [B] >>>[A]→[B]=cte→k' [B]^b, k' se denomina constante aparente de velocidad, con esto se simplifica la ecuación de velocidad haciéndola: v = k' [A]^a.

7. Catálisis

Se entiende por catálisis al proceso en el cual se aumenta o se disminuye la velocidad de una reacción química, gracias a la participación de un catalizador, en el caso de la aceleración, o de un inhibidor, en el caso de una disminución.

Dentro de la catálisis se encuentran diferentes tipos, catálisis Homogénea, Heterogénea y enzimática, en la primera se encuentran los reactivos en una sola fase, y en la segunda cuentan con dos fases distintas, y por ultimo en la enzimática se lleva a cabo en seres vivos en un centro activo. A continuación se desarrollan mas a fondo.

7.1 Catálisis Homogénea
Este tipo de catálisis ocurre todo en la misma fase, normalmente es una disolución. Este tipo es muy efectivo, ya que el contacto entre los reactivos con el catalizador esta asegurado por la fase en la que se encuentran. A pesar de ser altamente efectiva se pueden presentar problemas al momento de separar el catalizador del producto.
PROBLEMAS
1. Una mezcla de 20% de ozono - 80% de aire a 15 atm y 95°C pasa a una velocidad de 1L/s a través de un reactor de flujo pistón. Bajo estas condiciones el ozono se descompone mediante la reacción homogénea 2O3➡3O2, -rA=kCO2^2, k=0.05L/mol/s
¿Qué tamaño de reactor se reuiqere para alcanzar 50% de desconposición?

2. La reacción homogénea en fase gaseosa A➡3R se ajusta a una cinética de segundo orden. Para un caudal de alimentación de 4 m^3 de A puro a 5 atm y 350°C se obtiene una conversión del 60% de la alimentación en un reactor experimental constituido por un tubo de 2.5 cm de diámetro y 2 metros de longitud. En una instalación comercial se han de tratar 320 m^3/h de una alimentación constituida por 50% de A y 50% de inertes, a 25 atm y 350°C para obtener una conversión una conversión del 80%. ¿Cuántos tubos se necesitan, de 2.5 cm de diámetro y 2 m de longitud? Supongase  flujo de pistón, desprecie la perdida de presión y admítase que el gas presenta comportamiento idea.

7.2 Catálisis Heterogénea
La catálisis heterogénea ocurre obviamente en dos fases, normalmente los reactivos suelen ser líquidos y el catalizador un sólido. A pesar de sonar mas complicada tiene una mayor ventaja, una de ellas es la separación del catalizador del producto, ya que este no cambia su estado físico. Sin embargo el contacto de las moléculas químicas sueltas con el catalizador no es sencillo. Una respuesta a este obstáculo es utilizar un solido con mayor superficie.
EJEMPLO
1. 

7.3 Adsorción y curvas de adsorción. Modelo Langmuir, Temkin y Freudlich
La adsorción es el proceso por el cual algunos átomos o moléculas en estado gaseoso, líquido o sólido son atrapados en una superficie.

Las curvas de adsorción, también llamadas isotermas de adsorción, describen el equilibrio presente de la adsorción de una superficie a temperatura constante. La curva representa la cantidad de sorbato adherido a la superficie como una función de la disolución presente.

El modelo de Langmuir tiene 4 suposiciones:

1. La superficie es homogénea, 
2. Tiene un número específico donde se puede adsorber una molécula, es decir, cuando todos los sitios están ocupados no es posible que continúe la adsorción (el sistema se satura), 
3. El calor de adsorción es independiente del grado de recubrimiento y 
4. Todos los sitios son equivalentes y la energía de las moléculas adsorbidas es independiente de la presencia de otras moléculas.

El modelo de Temkin tiene parámetros ajustables, y estudia la disminución de la entalpía molar de adsorción al aumentar el grado de recubrimiento es más probable que sea lineal que logarítmica.

El modelo de Freudlich es empleado para analizar la curva que relaciona la concentración de un soluto en la superficie de un adsorbente.

PROBLEMA

Los siguientes datos se obtuvieron a 70°C para la adsorción de equilibrio del n-hexano en partpiculas de gel de sílice

a) Determine que tan bien concuerdan los daros con la isoterla de Langmuir. Establezca los valores de las constantes Cm y Kc, por medio de los cuardo medio minimos de la forma linealizada.

7.4 Catálisis enzimática
Es catalogada como catálisis homogénea. La catálisis enzimática son reacciones catalizadas por enzimas, proteínas de masa molar grande, suele ser muy específica.
PROBLEMAS 
1. Una enzima específica actúa como catalizador en la fermentación de A. Halle el volumen del reactor de flujo requerido para el 95% de conversión de reactivo A. (Ca0=2mol/L) a una concentración dada de la enzima. La cinética de la fermentación a esta concentración de enzima viene dada por:

2. Una enzima E cataliza la fermentación del sustrato A (el reactivo), obteniéndose R. Halle el tamaño del reactor de mezcla completa requerido para el 95% de conversión de una corriente de alimentación (25L/min) de reactivo (2mol/L) y enzima. La cinética de la fermentación a esta concentración de enzima dada por:

4. Dependencia de la constante de velocidad con la temperatura

La dependencia de la constante de velocidad con la temperatura es una variante escrita de las reacciones elementales, depende de la temperatura por un termino dependiente de la composición, para estos casos la constante de velocidad de reacción esta representada por la Ley de Arrhenius.

4.1 Ecuación de Arrhenius
Se utiliza para mostrar la aproximación a la dependencia de la temperatura por parte de la constante de velocidad, así como para la teoría de la colisión.
PROBLEMAS
1. Para la rxn A+B→C se tiene a T1=600K, k1=0.385mol^-1Ls^-1, y a T2=716K, k2=16mol^-1Ls^-1. Calcular la Ea, A y la constante de velocidad a 800K.

2. La energía de activación de una reacción A+B→C es de 90KJ/mol. La constante de velocidad a 40°C es 10^-3mol^-1Ls^-1. Calcular la constante de velocidad a 80°C.

4.2 Energía de Activación
La Ea de una reacción corresponde a la energía necesaria para que una reacción se lleve a cabo, conforme esta sea mas alta, la velocidad de la reacción sera más baja.

La dependencia de las reacciones a la temperatura esta ligada a la energía de activación, y con el nivel de la temperatura en la reacción.
PROBLEMAS
1. ¿Cuál es el valor de la Energía de Activación para una reacción si la constante de velocidad se duplica cuando la temperatura aumenta de 15°C a 25°C?

2. La velocidad de una reacción química se multiplica por 4 cuando pasa más de 290 a 312K. ¿Cuál es su energía de activación?

9. Conclusión

La realización de este blog fue exhaustiva, utilice un sin fin de recursos, el libro del curso Levenspiel. y todas mis actividades desde la #1 de primer parcial hasta la 13 del tercer parcial.

Para poder realizar ciertos problemas observe como resolverlos en youtube, los problemas que muestran en esa plataforma son mas  genéricos, pero son de mucha utilidad.

Espero este blog pueda servir para que futuros IQ´s puedan tener un poquito mas claro y a la mano lo que se ve en el curso de Análisis de Procesos, el indice contiene 8 temas, se ve sencillo pero realmente no lo es, te topas con situaciones semejantes a las que ya viste en Técnias de Monitoreo y Análisis, en Termodinámica de Equilibrio, pero con una complejidad mas alta, esta materia es la puerta para las ultimas de la carrera, y solo es el inicio de una cadena un tanto complicada, pero no imposible.

Perla C. Carrazco Sustaita. 718244

8. Reactores

PROBLEMA 

Un reactor químico es el equipo diseñado con la finalidad de llevar a cabo una reacción química en su interior, ahí ocurre una transformación de reactivos a productos.

Su diseño busca maximizar la transformación y la selectividad de una reacción química, de manera más eficiente involucrando todos los aspectos de la industria, tales como lo son los costos el tiempo, etc. Los reactores estan en diferentes presentaciones, pero todos tienen funciones principales muy semejantes:

1. Asegurar que la mezcla de reactantes entre en contacto y pueda fluir de manera eficaz en el interior del reactor, para poder producir una mezcla especifica para los productos.
2. Suministrar el catalizador en todo el flujo de manera uniforme, para conseguir la extension deseada de la reacción. (Cuando aplique).
3. Administrar las condiciones necesarias de presión, temperatura y composición, de modo que la reacción se vea favorecida, en cuestión de grado, velocidad, así como de propiedades termodinámicas.

Algunos de los tipos de reactores se presentan a continuación. 

8.1 Reactor discontinuo

También conocido cono reactor tipo Batch, este tipo de reactor solo se tiene una alimentación, eso quiere decir que, no entra ni sale materia durante el proceso de reacción, después de la alimentación, se programan los parámetros solicitados, presión, temperatura, concentración, tiempo, etc., y al finalizar el tiempo preestablecido se procede a la descarga de los productos y el o los reactivos que no reaccionaron. Se puede decir que este reactor es:
                                 Entrada de reactivos →Reacción→Salida de productos

PROBLEMAS 
1. En un reactor discontinuo que opera isotérmicamente se alcanza un  70% de conversión de reactivo líquido en 13 minutos. ¿Qué tiempo espacial se requiere para efectuar esta operación en un reactor de flujo pistón y en uno de mezcla completa?

2. En un reactor discontinuo se planifica la conversión de A en R. La reacción se efectuara en fase líquida, la estequiometría es A→R y la velocidad de reacción es la indicada en la siguiente tabla:

Calculese el tiempo que ha de reaccionar cada carga para que la concentración descienda de Ca0 = 1.3 mol/L hasta Caf=0.3mol/L.

8.2 PFR

Este tipo de reactor trabaja en estado estacionario, lo cual significa que en un punto determinado las propiedades se vuelven constantes. En este reactor se supone el comportamiento flujo ideal de pistón, por lo cual ninguna de las propiedades dentro del sistema varia con relación al tiempo. En el reactor PFR los reactivos se introducen de forma continua, de igual manera la extracción es continua, la temperatura, la presión y la composición varían con relación a la longitud del reactor.

Este reactor tiene un costo operativo bajo, su operación es continua y es de fácil control automático en producción.

PROBLEMAS 
1. Una alimentación acuosa de A y B (400L/min, 100mmol/L A, 200 mmol/L B) va a ser convertida en producto en un reactor de flujo en pistón. La cinética de la reacción esta dada por: A+B→R, y -rA=200CaCb molL/min
Halle el volumen del reactor requerido para alcanzar el 99.9% de conversión del producto A.

2. Un reactor de flujo pistón (2m^3) se procesa una solución acuosa (100L/min) contenido un reactivo A (Ca0=100mmol/L). Esta reacción es revertible y esta representada por A⇆R,
-rA=0.04minCa-0.01minCr
Halle primero la constante de equilibrio y despues la conversión del reactor.

8.3 CSTR

También llamado reactor de mezcla completa, este tipo conocido como CSTR esta en continua agitación, y se asume que las propiedades de los reactivos son constantes en todos los puntos en el interior. Este tipo presenta las siguientes características:

• La propiedades como concentración, temperatura y rapidez de reacción son totalmente uniformes dentro del reactor gracias a la agitación eficiente.
• Debido a su agitación continua y su composición uniforme, todos los elementos de la mezcla tienen la misma probabilidad de abandonar el reactor en cualquier momento. 
• Existe un cambio en escalón desde el valor de entrada al valor de salida de cualquier propiedad del sistema.
• La densidad no necesariamente es constante, esto significa que la densiada de las corrientes de entrada pueden variar contra las de salida.
• Es posible adicionar un intercambiador de calor para controlar la temperatura dentro. 

PROBLEMAS
1. Se planea reemplazar un reactor de mezcla completa por uno que tiene doble del volumen. Para la misma velocidad de alimentación y la misma alimentacion acuosa (10mol A/L), Halle ña nueva conversión. La cinética de la reacción esta dada por: A→R, -rA=kCa^1.5. La conversión actual es del 70%.

2. Un reactor de flujo pistón (2m^3) se procesa una solución acuosa (100L/min) contenido un reactivo A (Ca0=100mmol/L). Esta reacción es revertible y esta representada por A⇆R,
-rA=0.04minCa-0.01minCr
Halle primero la constante de equilibrio y despues la conversión del reactor.

Proyecto de Integración: Determinación de enzimas en detergente

Determinación de enzimas en detergente

Objetivos

General

Probar el efecto que tienen las enzimas al actuar sobre un sustrato con una reacción, y corroborar experimentalmente que las proteasas son enzimas que degradan las proteínas.

Específicos

-          Probar la reacción de enzimas sobre una reacción.

-          Comprobar que las proteasas degradan las proteínas.

-          Conocer casos concretos de aplicación de productos de uso cotidiano.

Hipótesis

La gelatina se degradara al agregarle la solución enzimática, debido a su composición de cadenas de proteínas.

Fundamentos

Los Enzimas como aplicación en la industria de los detergentes, son altamente específicas y los procesos que utilizan enzimas generalmente generan menos reacciones secundarias y subproductos que los otros procesos químicos, y además son más respetuosos del medio ambiente. Las enzimas también permiten que algunos procesos, que de otro modo no serían prácticos, se puedan llevar a cabo de una manera eficiente.

En sí, los enzimas son proteínas que catalizan reacciones químicas en los seres vivos. Los enzimas son catalizadores, es decir, sustancias que, sin consumirse en una reacción, aumentan notablemente su velocidad. Tienen una enorme variedad de funciones dentro de la célula: degradan azúcares, sintetizan grasas y aminoácidos, copian fielmente la información genética, participan en el reconocimiento y transmisión de señales del exterior y se encargan de degradar subproductos tóxicos para la célula, entre muchas otras funciones vitales. La identidad y el estado fisiológico de un ser vivo está determinado por la colección de enzimas que estén funcionando con precisión de cirujano y con la velocidad de un rayo en un momento dado dentro de las células. Así, a lo largo de millones de años de evolución, la naturaleza ha desarrollado una gran diversidad de enzimas para mantener el complejo fenómeno de la vida. 

Por otro lado, las proteínas son nutrientes de gran importancia biológica, son macro-moléculas que constituyen el principal nutriente para la formación de los músculos del cuerpo.

Una de la funciones de las proteínas consiste en transportar las sustancias grasas a través de la sangre, elevando así las defensas de nuestro organismo. Por lo tanto la ingesta diaria de estos nutrientes que son las proteínas es imprescindible para una dieta sana y saludable para todos siendo la ingesta de alimentos ricos en proteínas de especial importancia en la nutrición deportiva.

Las proteasas son enzimas que aceleran la degradación de proteínas. Comúnmente son usadas por muchos fabricantes de detergentes para ropa, quienes las agregan a las formulaciones para remover manchas derivadas de proteínas, tales como huevo, sangre, etc. Muchas de estas proteasas son derivadas de cepas bacterianas de Bacillus sp. Las proteasas bacterianas son extremadamente estables a pH alcalinos, largos períodos de almacenamiento y temperaturas variables. Estas bacterias también han sido modificadas por ingeniería genética para aumentar la capacidad de las proteasas que ellas producen, ante la presencia de blanqueadores que de otro modo podrían afectarlas. La gelatina está compuesta por cadenas proteicas que son fácilmente degradadas en sus aminoácidos componentes. Se prepara del colágeno, una proteína presente en tendones y piel de animales.

Materiales y Reactivos

• 4 tubos de ensayo 
• Varilla de vidrio
• Pipeta Volumétrica 5ml
• Pipeta Volumétrica 2ml
• Pipeta Volumétrica 1ml
• Plancha de calefacción
•  Vaso de Precipitado de precipitado 100 ml
•  Gelatina en polvo
•  Detergente en polvo
•  Agua destilada

Procedimiento

1. Preparar la gelatina, calentar 50 ml ce agua destilada, pesar 18 gr de gelatina.
2. Diluir la gelatina en agua caliente.
3. Colocar 9 ml de gelatina liquida en los 4 tubos de ensayo.
4. Refrigerar la gelatina para que solidifique.
5. Marcar los tubos hasta la marca de gelatina.
6. Preparar una disolución con el detergente en polvo, 10% en volumen.

El experimento se realizó a 2 temperaturas de 22°C y 16°C, en ambos casos se realizo el mismo procedimiento. El de 16°C se realizó en un baño de gel. El tubo con agua cumple la función del blanco.

1. A un tubo de ensayo se le agregan 30 gotas de agua destilada.
2. Al otro tubo de ensayo de le agregan 30 gotas de la solución enzimática.

Se monitorearon las primeras 3 horas, y las posteriores al transcurrir 16, 17 y 18 horas respectivamente. 

Resultados 

 Se usó un peso molecular promedio del colágeno dado que es una proteína.

Se colocaron 6 ml. en cada tubo de ensayo, con la molaridad calculamos la concentración inicial de la gelatina.

Se realizan los registros del volumen de gelatina que va disminuyendo con el paso del tiempo. Usando la molaridad se transforma de volumen a moles consumidas, con la relación entre la diferencia de volumen y las moles consumidas se encuentra la concentración transformada de gelatina, la concentración final y el porcentaje de conversión.

Se usa el Δt para calcular la rapidez dividiendo la concentración inicial menos la total entre la diferencia de temperatura.

Cf-C0/ Δt

Graficamos el logaritmo natural de la concentración final contra el logaritmo natural de la rapidez.  

Es importante mencionar que solo se graficaron los últimos cuatro datos, dado que había un salto de tiempo muy grande en la recolección de resultados esto provocaba una gran desviación y que los resultados no fueran lineales.

Se repitió el mismo proceso de cálculo para una temperatura de 16°C.

Análisis de Resultados

La hipótesis de la práctica era que la gelatina se degradaría al agregarle la solución enzimática creada con el detergente, esto debido a la composición de cadenas de proteínas de la gelatina, las cuales se desharían con los enzimas. Al realizar la práctica observamos como conforme pasaba el tiempo la gelatina se degradaba lentamente, influyo la temperatura a la cual se llevó a cabo cada muestra, pudimos observar que a 22°C el volumen de degradación era mayor que el de 16°C. Podemos observar que a 22°C la pendiente de la gráfica de ln CA contra ln r es mucho más pronunciada que la de 16°C lo cual nos lleva a esa conclusión.

Conclusiones

Dentro de la investigación encontramos que no todas las enzimas pueden disolver las proteínas presentes en algunos alimentos, en nuestro detergente se encontraba la enzima proteasa, la cual era capaz de disolver las proteínas presentes en la gelatina.

Por otro lado existe una enzima llamada lipasa, la cual no actúa para disolver las proteínas presentes en algunos alimentos, esto debido a que las enzimas son específicas y  la gelatina no se degradaría ya que las lipasas no actúan sobre las proteínas.

Bibliografía

• Gilbota, Gustavo S.; Garro, Oscar A.; Judis, María. (s.f.). Comparación de  distintos métodos para      medir la actividad enzimática. Obtenido de: http://www.unne.edu.ar/unnevieja/Web/cyt/cyt/2000/8_exactas/e_pdf/e_021.pdf 
• Por qué Biotecnología. (s.f.) La acción de enzimas en detergentes. Obtenido de: http://www.porquebiotecnologia.com.ar/adc/uploads/pdf/21enzimas_en_detergentes.pdf
• http://www.revista.unam.mx/vol.15/num12/art91/
• http://www.ehu.eus/biomoleculas/enzimas/enz1.htm

 

5. Teorías Cinéticas

Como se menciono en el apartado 2. Cinética Química, la cinética estudia la velocidad de reacción de la transformación de una especie en otra, se caracteriza por el valor de la constante de velocidad y su dependencia con la temperatura.

Las teorías cinéticas tienen como fin valorar cuantitativamente la constante de velocidad en función con la temperatura, esto dado a que la velocidad de reacción varía de acuerdo a la temperatura.

Dentro de las teorías cinéticas tenemos 2 que cabe la pena mencionar, estas son Teoría de colisiones y teoría de complejo activado.

5.1 Teoría de colisiones
La teoría de colisiones es la primera que se utilizo por los Químicos, con el fin de obtener una expresión de la constante de velocidad de una reacción elemental en fase gas, esto haciendo uso de algunas suposiciones:

• Las moléculas son esferas rígidas,
• La moléculas deben chocar para que se produzca una reacción,
• Los choques solo serán efectivos en la parte donde la energía cinética tranlacional relativa superen la energía umbral E0. 
• Se mantiene un equilibrio de Maxwell-Boltzmann para las velocidades moleculares. 

Existen 2 tipos de colisiones entre moléculas, está la colisión eficaz y la no eficaz. La primer colisión cuenta con la orientación adecuada y la energía suficiente para romper y formar nuevos enlaces, por otro lado la segunda tiene alguna desviación o no se le aplica la energía suficiente para su realización. 

                               

5.2 Teoría de complejo activado

La teoría de complejo activado nos dice que para que se produzca una reacción, los átomos y las moléculas deben estas en un estado activado, para esto deben estar agrupados por cuasi-molécula, la cual se conoce como complejo activado y se encuentra en equilibrio con las moléculas de los reactivos presentes. Por otro lado esta no presenta la dinámica de la colisión,

En esta teoría se le denomina completo activado al fenómeno producido por el aumento de energía potencial hasta su máximo y a la agrupación de los átomos cercanas al mismo. Esto debido a que conforme los reactivos se acercan, inician una distorsión e inician un desprendimiento de átomos.

1. Factibilidad termodinámica de las reacciones químicas

La termodinámica estudia los intercambios de energía que acompañan a las rxn químicas. Dentro de estas rxn se encuentra una variación de energía, característica por emitir o absorber calor.

La factibilidad termodinámica puede ser valorada por dos procedimientos diferentes, en base a si es un proceso espontáneo o no espontáneo, y calculando la constante de equilibrio en función de ciertas propiedades, tales como temperatura, presión y avance de reacción.

Para saber si el proceso es espontáneo o no espontáneo asi como el avance de la reacción se requiere calcular la Energía Libre de Gibbs. A continuación se muestran ejemplos de cada uno.

1.1 Proceso espontáneo y No espontáneo. 
Un proceso espontáneo es aquel en el que se realiza sin ayuda de algún método externo, en las reacciones químicas se dice que una reacción es espontanea cuando su   ⃤  G < 0, y si k > 1. Este tipo de proceso evoluciona hasta alcanzar un estado de equilibrio, y alcanzaría  ⃤  G = 0 y k = 1.
Por otro lado se dice que un proceso es No espontáneo cuando su   ⃤  G es mayor que cero.

1. Determina la espontaneidad de la siguiente reacción: A+B→C, con ΔH>0 y ΔS<0.

2. En una reacción química se obtienen los siguientes valores de ΔH y ΔS, la reacción esta dada por A+B→P. ΔH=-238.5kJ/mol y ∆S=-230.1j/kmol a 325°C.

1.2 Constante de equilibrio en función de Temperatura, presión y avance de reacción.

1. Ejemplo: La constante de equilibrio depende de la temperatura debido a una integración con respecto a T.

2. Calcular la k de la siguiente reacción C+H2O⇆CO+H2 con las siguientes criterios. T=25°C, kp=9.36x10^-17, ΔH°=131kJ/mol a T=700°C.

3. En la siguiente reacción aA+bB⇄cC+dD. Calcular la constante de equilibrio.

4. En la siguiente reacción N2O2⇄2NO tenemos los datos de ñas presiones: pN2=178.8atm, pO2=88.5 atm y pNO=3.6atm. Calcular kp.