Pregrado
  1. Química general  1.1. Introducción a la Química  1.2. Estructura atómica  1.2.1. Partículas subatómicas  1.2.2. Modelo Atómico  1.2.3. Números cuánticos  1.2.4. Configuración Electrónica  1.2.5. Tendencias periódicas  1.2.6. Isotopes and their applications  1.3. Enlace químico  1.3.1. Enlace iónico  1.3.2. Enlaces covalentes  1.3.3. Enlace Metálico  1.3.4. Hibridación  1.3.5. Geometría molecular y teoría VSEPR  1.3.6. Polaridad del enlace y momento dipolar  1.4. Estequiometría  1.4.1. Concepto de mol  1.4.2. Fórmula empírica y molecular  1.4.3. Reactante limitante y reactante en exceso  1.4.4. Porcentaje de Rendimiento y Pureza  1.4.5. Cálculo de dilución  1.5. Estados de la materia  1.5.1. Leyes de los Gases  1.5.2. Materia y Fuerzas Intermoleculares  1.5.3. Estructuras Sólidas y Cristalinas  1.5.4. Diagrama de fases  1.5.5. Plasma y fluido supercrítico  1.6. Reacciones químicas  1.6.1. Tipos de Reacciones Químicas  1.6.2. Balanceo de ecuaciones químicas  1.6.3. Reacciones termoquímicas  1.6.4. Perfiles de energía de reacción  1.7. Soluciones y mezclas  1.7.1. Unidades de concentración  1.7.2. Propiedades del síndrome  1.7.3. Solubilidad y Reglas de Solubilidad  1.7.4. La ley de Henry y la ley de Raoult  1.7.5. Coeficiente de partición  1.8. Equilibrio químico  1.8.1. La ley de acción de masas  1.8.2. El principio de Le Chatelier  1.8.3. Cociente de reacción  1.8.4. Para usar esta calculadora en línea para la constante de equilibrio, ingrese la constante de equilibrio (Eq.) y presione el botón de calcular. Aquí es cómo se puede explicar el cálculo de la constante de equilibrio con los valores de entrada dados -> 0.05 = 0.05/0.  1.8.5. Equilibrio ácido-base  1.9. Ácidos y bases  1.9.1. Definiciones de Arrhenius, Brønsted–Lowry y Lewis  1.9.2. pH y pOH  1.9.3. Titulación ácido-base  1.9.4. Solución Buffer  1.9.5. Indicador ácido-base  1.9.6. Polyprotic Acids and Bases  1.10. Electroquímica  1.10.1. reacciones redox  1.10.2. Celdas Galvánicas y Electrolíticas  1.10.3. Ecuación de Nernst  1.10.4. Electrólisis  1.10.5. Leyes de Faraday de la electrólisis  1.11. Termodinámica  1.11.1. Leyes de la Termodinámica  1.11.2. Entalpía, entropía y energía libre de Gibbs  1.11.3. Espontaneidad de las reacciones  1.11.4. Ciclos termodinámicos (Ley de Hess, ciclo de Carnot)  1.12. Cinética  1.12.1. La ley de velocidad y el orden de reacción  1.12.2. Energía de Activación y Catalizador  1.12.3. Teoría de colisiones  1.12.4. Mecanismo de reacción  1.12.5. Teoría del estado de transición
  2. Química orgánica  2.1. Estructura y relaciones  2.1.1. Hibridación en Compuestos de Carbono  2.1.2. Resonancia y aromatización  2.1.3. Orbitales moleculares  2.1.4. Efectos inductivo y mesomérico  2.2. Hidrocarburos  2.2.1. Hidrocarburos  2.2.2. Alqueno  2.2.3. Alquinos  2.2.4. Compuestos aromáticos  2.2.5. Cicloalcanos y Conformación  2.3. Grupo Funcional  2.3.1. Alcoholes y fenoles  2.3.2. Éteres y epóxidos  2.3.3. Aldehídos y cetonas  2.3.4. Ácidos carboxílicos y derivados  2.3.5. Aminas  2.3.6. Ésteres y amidas  2.3.7. Tioles y sulfuros  2.4. Estereoscópico  2.4.1. Isomería en Estereoquímica  2.4.2. Quiralidad y actividad óptica  2.4.3. Análisis estructural  2.4.4. Diastereómeros y Enantiómeros  2.5.1. Reacciones de sustitución  2.5.2. Reacciones de eliminación  2.5.3. Reacciones de adición  2.5.4. Reacciones radicales  2.5.5. Reacciones de reordenamiento  2.5.6. Reacciones Pericíclicas  2.6. Espectroscopía y análisis estructural  2.6.1. Espectroscopía Infrarroja  2.6.2. Espectroscopía por resonancia magnética nuclear  2.6.3. Espectrometría de masas  2.6.4. Espectroscopia UV-visible  2.6.5. Cristalografía de rayos X  2.7. Química de polímeros  2.7.1. Polímeros de Adición y Condensación  2.7.2. Mecanismo de polimerización  2.7.3. Polímero biodegradable  2.7.4. Polímeros conductores e inteligentes
  3. Química inorgánica  3.1. Química de coordinación  3.1.1. Ligandos y compuestos de coordinación  3.1.2. Teoría del campo cristalino  3.1.3. Teoría de Orbitales Moleculares en Compuestos de Coordinación  3.1.4. Distorsión de Jahn–Taylor  3.2. Química del grupo principal  3.2.1. Metales alcalinos y alcalinotérreos  3.2.2. Halógenos y Gases Nobles  3.2.3. Los metales de transición y sus complejos  3.2.4. Lantánidos y Actínidos  3.3. Solid state chemistry  3.3.1. Redes cristalinas y celdas unitarias  3.3.2. Defectos en sólidos  3.3.3. Propiedades eléctricas y magnéticas  3.3.4. Superconductividad  3.4. Química bioinorgánica  3.4.1. Iones metálicos en biología  3.4.2. Reacciones enzimáticas con metales  3.4.3. Intoxicación por metales y desintoxicación  3.4.4. Metaloproteínas y Metaloenzimas
  4. Química física  4.1. Química Cuántica  4.1.1. Dualidad onda-partícula  4.1.2. Ecuación de Schrödinger  4.1.3. Números Cuánticos y Orbitales  4.1.4. Espectroscopía atómica y molecular  4.2. Mecánica estadística  4.2.1. Distribución de Maxwell–Boltzmann  4.2.2. Funciones de partición  4.2.3. Estadísticas de Bose-Einstein y Fermi-Dirac  4.3. Termodinámica química  4.3.1. Energía Libre de Gibbs  4.3.2. Transición de fase  4.3.3. Eficiencia termodinámica  4.4. Química de superficies  4.4.1. Absorción y Catálisis  4.4.2. Coloides y Emulsiones
  5. Química Analítica  5.1. Métodos clásicos  5.1.1. Análisis Gravimétrico  5.1.2. titrímetro  5.2. Métodos instrumentales  5.2.1. Cromatografía  5.2.2. Espectroscopía  5.2.3. Métodos electroanalíticos  5.2.4. Difracción de rayos X
  6. Química Industrial  6.1. Petroquímica  6.2. Principios de ingeniería química  6.3. Química Verde  6.4. Farmacéuticos y Síntesis de Medicamentos
  7. Bioquímica  7.1. Carbohidratos  7.2. Proteínas y enzimas  7.3. Lípidos y membranas  7.4. Ácidos nucleicos  7.5. Metabolismo y Bioenergética  7.6. Cinética enzimática y mecanismo

Pregrado → Química Industrial ↓


Principios de ingeniería química


La ingeniería química es una disciplina importante en la química industrial, centrada principalmente en transformar materias primas en productos valiosos mediante procesos químicos, físicos o biológicos. En un programa de pregrado en química, entender los principios de la ingeniería química es esencial ya que sienta las bases para aplicaciones industriales que requieren conocimiento de diseño de procesos y operación de sistemas.

Rol de la ingeniería química en la química industrial

Los ingenieros químicos son responsables de diseñar, optimizar y operar los procesos que transforman materias primas en productos finales. Estos procesos se hacen eficientes, económicos y seguros a través de la comprensión de varios principios como la termodinámica, la dinámica de fluidos, la transferencia de calor y masa, la cinética química y el control de procesos.

Principios clave de la ingeniería química

1. Termodinámica

La termodinámica trata sobre las transformaciones de energía y los estados físicos de los materiales durante los procesos químicos. En la química industrial, usamos las leyes de la termodinámica para entender cómo se usa la energía en las reacciones y cómo hacer que los procesos sean energéticamente eficientes.

Por ejemplo, la primera ley de la termodinámica, o la ley de la conservación de la energía, establece que la energía no puede crearse ni destruirse, pero puede convertirse de una forma a otra. Este principio es importante para diseñar procesos que minimicen el desperdicio de energía.

2. Dinámica de fluidos

La dinámica de fluidos implica el estudio de fluidos en movimiento (líquidos y gases). Comprender el flujo de fluidos es importante para diseñar equipos como tuberías, reactores y bombas. Los procesos industriales, como el transporte de reactivos y productos, dependen mucho de la dinámica de fluidos.

Flujo de Tubos

3. Transferencia de calor

La transferencia de calor es el proceso de transferir energía térmica de un cuerpo o sustancia a otra. Es un aspecto importante de la ingeniería química, utilizado con fines como calentar, enfriar o mantener ciertas temperaturas en reactores.

Considere un intercambiador de calor, un dispositivo industrial importante que utiliza los principios de transferencia de calor para transferir calor de un fluido caliente a un fluido frío, sin mezclar los dos. Un intercambiador de calor se puede representar como:

Entrada Caliente Salida Fría Entrada Fría Salida Caliente

4. Transferencia de masa

La transferencia de masa implica el movimiento de masa de un lugar a otro, comúnmente visto en procesos como destilación, extracción y secado. Los ingenieros químicos diseñan equipos y procesos que optimizan la transferencia de masa para aumentar la eficiencia y el rendimiento del producto.

5. Cinética química

La cinética química estudia la velocidad de las reacciones y cómo se ve afectada por varios factores como la temperatura, la presión y la concentración. Comprender la cinética es importante para diseñar reactores en la química industrial y optimizar las condiciones de reacción, haciendo los procesos más eficientes.

Por ejemplo, aumentar la temperatura a menudo incrementa la velocidad de reacción porque hay más energía disponible para colisiones entre moléculas reactantes. La ecuación de velocidad para la reacción simple A -> B se da como:

r = k[a]

6. Control de procesos e instrumentación

El control de procesos implica regular condiciones como temperatura, presión y tasas de flujo durante la producción química para garantizar seguridad y eficiencia. La instrumentación proporciona los datos necesarios utilizando sensores y otros dispositivos para monitorear parámetros de proceso.

Medidor de Calibre

Aplicaciones en la química industrial

La química industrial involucra procesos químicos a gran escala donde se aplican principios de ingeniería química para producir una amplia gama de productos como petroquímicos, productos farmacéuticos, polímeros y productos alimenticios. Cada una de estas industrias utiliza los principios de la ingeniería química de maneras únicas y personalizadas para mejorar la eficiencia y la calidad del producto mientras reduce costos e impacto ambiental.

Ejemplo: síntesis de amoníaco

La síntesis de amoníaco por el proceso Haber-Bosch es un ejemplo clásico de la aplicación de los principios de la ingeniería química. Este proceso combina nitrógeno e hidrógeno directamente bajo alta temperatura y presión para producir amoníaco, un precursor de los fertilizantes.

N 2 + 3H 2 ⇌ 2NH 3

Los puntos principales de este proceso son los siguientes:

  • Termodinámica: El equilibrio de una reacción se ve afectado por la temperatura y la presión.
  • Cinética: Se utilizan catalizadores para aumentar la velocidad de reacción.
  • Transferencia de calor y masa: Diseño eficiente para optimizar estas transferencias para reducir costos de energía y aumentar el rendimiento.

Ejemplo: refinación del petróleo

La refinación del petróleo es otro proceso complejo que requiere una comprensión completa de los principios de la ingeniería química. Involucra la separación del petróleo crudo y su conversión en productos útiles como gasolina, diésel y lubricantes. Los siguientes se utilizan en el proceso de refinación:

  • Destilación (transferencia de masa): Separa componentes basados en el punto de ebullición.
  • Craqueo (cinética química): Descompone hidrocarburos más grandes en hidrocarburos más pequeños y útiles.
  • Intercambio de calor: Esto involucra varios procesos de transferencia de calor para reciclar energía.

Conclusión

Comprender los principios de la ingeniería química es esencial para los químicos que trabajan en entornos industriales. Estos principios guían el diseño y operación de procesos químicos, asegurando que sean seguros, eficientes y sostenibles. Desde la conservación de energía en la termodinámica hasta las complejidades del control de procesos, la sinergia de estos principios ayuda a impulsar la innovación industrial en muchos campos.


Pregrado → 6.2


U
username
0%
completado en Pregrado

← Anterior (6.1)
Petroquímica
Siguiente (6.3) →
Química Verde

Comentarios 



Principios de ingeniería química

https://www.chemistryelite.com/ug/6.2?ceal=es