[Ref. Sandler, Stanley I. Chemical an Engineering Thermodynamics. John Wiley & Sons. New York: 1989]

Reacciones Independientes.

Se refiere al número mínimo de reacciones posibles entre las especies presentes en un sistema reactivo. Ello obliga a que ninguna de las reacciones del conjunto resulte de una combinación lineal de las demás.

Para establecer el número de reacciones independientes se utiliza el Procedimiento de Denbigh, en el cual:

1. Se escriben todas las ecuaciones estequiométricas de formación de todas las especies moleculares presentes, a partir de sus constituyentes atómicos.

2. Se selecciona una de las ecuaciones obtenidas, que contenga especies químicas que no están realmente presentes en el sistema de reacción.

3. Sustrayendo y adicionando apropiadamente esa ecuación seleccionada del resto de ecuaciones planteadas, se elimina esa especie química no presente.

4. Como resultado del paso anterior, se elimina una de las ecuaciones estequiométricas planteadas al inicio.

5. Se repite el procedimiento hasta que sean eliminadas todas las especies atómicas no presentes en el sistema reactivo.

6. Las ecuaciones que finalmente quedan, constituyen el conjunto de ecuaciones independientes del sistema reactivo analizado.

 

Ilustración.

Para un sistema gaseoso consistente en CO, CO2, H2, H2O y CH4, en equilibrio de reacción química, se desea determinar el número de reacciones independientes.

 

 

[Ref. Perry, John & Green, Don. Chemical Engineers´ Handbook. McGraw Hill. CD Rom. 1999.]

Grados de Libertad.

El estado intensivo de un sistema PVT se establece se fijan la temperatura, presión y las composiciones de todas las fases. Sin embargo, para estados de equilibrio esas variables no son todas independientes, y fijando un número limitado de ellas, automáticamente se establecen las otras.

Ese número de variables independientes, que pueden ser arbitrariamente especificadas y que deben ser establecidas para fijar el estado intensivo de un sistema en equilibrio, se le llama el Número de Grados de Libertad del Sistema, y se determina por la regla de las fases:

F = 2 - p + N - r

En donde p es el número de fases presentes

N es el número de especies químicas presentes

R es el número de reacciones independientes

 

Ilustración.

Para el sistema previamente planteado, CO, CO2, H2, H2O y CH4, en equilibrio de reacción química, se desea determinar el número de Grados de libertad.

El número de especies químicas presentes N = 5

El número de fases existentes p = 1

El número de reacciones independientes r = 2

Por lo tanto, F = 2 - 1 + 5 - 2 = 4

Este resultado indica que, por ejemplo, al ser especificado P y T del sistema, se deberán así mismo establecer 2 fracciones molares en la mezcla en equilibrio de las 5 especies presentes, sin necesidad de especificar nada más.


Federico G. Salazar