Resumen

Mediante una simulación de una reacción química de equilibrio, aplicando dinámica molecular, que arroja resultados de concentración y tiempo, se hizo un estudio cinético para determina ordenes de reacción y constantes de equilibrio. En adición se supuso que la reacción ocurre en fase gas para determinar la conversión de equilibrio mediante un análisis termodinámico de la reacción de equilibrio. Para el ajuste lineal de los resultados obtenidos del método diferencial de análisis de datos y el método integral de análisis de datos se aplico regresión lineal por mínimo cuadrados. Las reacciones inversa y directa ocurren a velocidades similares dando una conversión en el equilibrio baja. Al simular el reactor batch se hizo la comparación de los resultados del reactor con los que se obtuvieron de la simulación de dinámica molecular encontrándose que los resultados del análisis cinético fueron correctos demostrándose así que los datos generados por simulación pueden remplazar los obtenidos en el laboratorio. Se demostró entonces la importancia y veracidad de una simulación de una reacción química a la hora de aplicar los conocimientos de la cinética química y hasta la termodinámica, pero sin olvidar la importancia de experimentar con dichas reacciones para tener un contacto directo con la realidad, pero es claro que teniendo estos conocimientos teóricos y al aplicarlos a los resultados de simulaciones ayudan para que cuando se afronte la realidad se tenga un mejor criterio para realizar observaciones y tomar decisiones.

Para el desarrollo y seguimiento de una reacción química en el laboratorio se debe tener bastante cuidado dependiendo de las sustancias que se empleen, se debe disponer de los reactivos y de cantidades específicas de las mismas, además de instrumentación y equipos especializados si se quiere hacer el seguimiento a la reacción de una manera segura y confiable, para disponer de los datos de concentración y tiempo necesarios para el análisis cinético. Es claro entonces que si se desea realizar este experimento en el laboratorio los costos podrían ser significativamente altos y los riesgos (dependiendo de la reacción) también, y en ocasiones no se dispone del capital necesario para el desarrollo de la experiencia y/o los peligros del desarrollo de la reacción (sustancias inflamables o tóxicas, reacciones altamente exotérmicas entre otros) se podrían evitar mediante una simulación por computador. 

Las simulaciones por computador son muy útiles para predecir resultados y poder hacer estudios de múltiples experimentos. En este caso la simulación nos ahorra tiempo, costos de materiales, reactivos, equipos e instrumentación, debido a que solo se debe disponer de un computador con un software específico y de una persona que desarrolle la simulación para que pueda utilizarse en cualquier momento y se puedan observar los resultados sin necesidad de mezclar reactivos, realizar montajes, entre otros. 

Para el estudio de los datos de concentración y tiempo, independientemente si se obtuvieron a partir de experimentación en el laboratorio o si se obtuvieron mediante una simulación, se podría disponer de un computador y de un software para realizar los cálculos necesarios para el análisis cinético de la reacción estudiada y poder construir gráficos que permitan observar el alcance de los resultados y/o compararlos con los diferentes desarrollos que se hagan. 

El objetivo del artículo es realizar una simulación por dinámica molecular de una reacción de equilibrio realizando dos experimentos, requeridos para aplicar el método del desmenuzamiento, y obtener la cinética de la reacción, hallándose órdenes de reacción y coeficientes cinéticos. 

• Materias:Cinética química Dinámica molecular Métodos de simulación Química Reacción química - Procesamiento de datos
• Subjects:Chemical kinetics Molecular dynamics Simulation methods Chemistry Chemical reaction - Data processing
• Palabras claves:simulación por dinámica molecular, reacción de equilibrio, metodo diferencial de análisis de datos, método integral de análisis de datos, método de desmenuzamiento, diferencias finitas de tres puntos
• Keywords:simulation by molecular dynamics, equilibrium reaction, differential method of data analysis, integral method of data analysis, method of crumbling, finite differences of three points