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Activación de Reacciones, image, image, image, image, image, image, image,…

- - - - Se basa en la rotación de un campo magnético externo que induce a girar un imán introducido en la solución de reacción
      - Material
        
        Placa de agitación magnética
      - Procedimiento
        
        La velocidad de giro se utiliza a manera que el núcleo mágnetico gire de forma continua y uniforme
        
        El recipiento se coloca centrado sobre la placa de agitación
        
        Se introduce el núcleo magnético de vidrio o teflón
      - Montaje
        
        Varilla y placa de agitación.
    - - Es el método escogido para aquellas reacciones donde se forma un precipitado y puede haber procesos de adsorción, o bien cuando las reacciones son exotérmicas y el calor generado puede afectar localmente la naturaleza de los productos de reacción
      - Material
        
        Motor giratorio, varilla de vidRio o teflón con palas
      - Procedimiento
        
        Se introducen las aspas dentro del matraz, se ajusta el adaptador esmerilado y se añade lubricante para evitar la fricción
        
        Se conecta el extremo libre de la varilla de vidrio al eje del motor mecánico
        
        Se adapta la varilla a la boca del matraz de fondo redondo con una pieza esmerilada
        
        Graduar la altura de la varilla
        
        Se acopla una varilla de vidrio que finaliza con unas aspas de vidrio o teflón
      - Montaje
        
        Si el reactor es cerrado, motor giratorio, varilla de vidrio o teflón con palas, adaptador esmerilado para el cierre con el matraz, matraz de fondo redondo
    - - Riesgos eléctricos debido a salpicaduras o derrames de líquidos sobre los aparatos
- - - - Para una reacción endotérmica debe de absorber energía calorífica de los alrededores
      - Las reacciones exotérmicas por otro lado liberan energía, aunque a menudo es necesario proporcionar energía al sistema para que inicie el proceso de reacción
    - - Como media, un aumento de 10°C en la temperatura duplica la velocidad de reacción
      - Factores que involucran la velocidad de reacción
        
        Concentración de estas sustancias
        
        Acción de catalizadores
        
        Sustancias que reaccionan
    - - Manta calefactora
      - Baño calefactor
      - Bloque de aluminio
  - - - Hielo seco -78°C
      - Líquidos criogénicos 0°C
      - Mezcla hielo/sal inorgánica -10 a -40°C
      - Dedo frío (CRYOCOOL) 20 a -80°C
      - Mezcla H2O (Hielo) 0-4°C
- - - - Disolventes menos densos que el agua
      - Disolventes más densos que el agua
- - - - Viscosidad
      - Solubilidad
      - Densidad
      - Constante dieléctrica
      - Punto de fusión
      - Conductividad
      - Punto de ebullición
  - - - Puntos de congelación o ebullición
      - Viscosidad
        
        Aumenta en todos los líquidos
      - Solubilidad
        
        Aumenta en gases y líquidos
      - Densidad
      - Miscibilidad en líquidos
        
        Facilita la homogeneidad de las mezclas
  - - - Hidrogenaciones catalíticas a presión
      - Compresión de la mezcla de reacción
      - Calentando una mezcla de reacción
    - - En este caso se usan reactores de vidrio o reactores metálicos formados por una tapa o cabezal con diferentes conexiones y válvulas, y un cilindro inferior donde se introduce la mezcla de reacción directamente o dentro de un vaso de vidrio o teflón
      - La presión se puede generar por calentamiento de la mezcla de reacción o bien mediante la introducción de un gas a presión.
    - - Para generar estas presiones tan elevadas se requiere el uso de compresores y material capaz de soportarlas
      - Requiere de un proceso de compresión de un medio líquido con un equipamiento especial.
      - Estos compresores básicamente están constituidos por un grupo hidráulico, usa un aceite especial como medio hidráulico, conectado con una bomba de alta presión, un recipiente cilíndrico metálico donde se tiene que introducir la mezcla de reacción, un manómetro para medir la presión interna, y diferentes válvulas para separar el recipiente que contiene la mezcla de reacción del generador de presión, para fijar una presión de seguridad máxima y para liberar la presión una vez finalizada la reacción.
    - - La presión se genera por calentamiento de la mezcla de reacción a una temperatura superior al punto de ebullición del disolvente y reactivos.
- - - - Conducción iónica
        
        Tiene lugar cuando hay iones o especies iónicas libres en la disolución, que en presencia del campo eléctrico de la radiación intentan orientarse de forma análoga a la rotación dipolar
      - Rotación dipolar
        
        La rotación dipolar es una interacción en que las moléculas polares intentan alinearse sobre sí mismas a medida que el campo eléctrico de la radiación de microondas oscila
  - - - la energía transmitida por microondas afecta a los parámetros de temperatura descritos en la ecuación de Arrhenius
    - - La capacidad de una sustancia específica para convertir la energía electromagnética en calor a una determinada frecuencia y temperatura viene determinada por el llamado factor de pérdida
    - - Media(0.1-0.5)
      - Alta(<0.1)
      - Alta (>0.5)
    - - El calentamiento es rápido llegando a temperaturas más altas, y en consecuencia aumentando la velocidad de reacción
      - El calentamiento afecta directamente a las moléculas, lo que asegura la síntesis de productos más puros por reducción de reacciones secundarias
      - Se produce un calentamiento selectivo y orientado del material
      - Los efectos térmicos son reversibles, dado que el calentamiento empieza desde el interior del material con lo que presenta una mejor eficiencia
      - Tiene lugar un mecanismo de transferencia de energía en lugar de transferencia de calor, por lo que tiene ventajas económicas y ecológicas
  - - - Monomodales
        
        La radiación se dirige directamente a un punto del recipiente de reacción, montado a una distancia fija de la fuente de radiación creando una ola permanente
        
        Son más pequeños que los multimodales y sólo se puede irradiar un recipiente
      - Multimodales
        
        La radiación entra en la cavidad del horno y se refleja a las paredes incidiendo entonces en los recipientes de reacción
        
        Son más grandes que los monomodals y permiten contener varios recipientes de reacción que se irradian simultáneamente
        
        Acostumbran a tener un sistema de agitación y rotación con objeto de que el campo de distribución sea lo más homogéneo posible
- - - - Estas mejoran
        
        Velocidad
        
        Rendimientos
  - - - Mejora velocidad y rendimiento
  - - - Matraz de reacción
        
        Se le tiene que sujetar a un soporte metálico y colocarle dentro del baño, pudiendo mantener atmósfera inerte o presión a lo largo del proceso de irradiación ultrasónica si es necesario
        
        Los matraces de fondo plano con paredes delgadas permiten una mejor irradiación ultrasónica de la mezcla de reacción en relación con los tradicionales matraces esféricos
        
        Es importante establecer la profundidad de inmersión y posición óptima (de máxima energía) del matraz de reacción dentro del baño de ultrasonidos, sobre todo en relación con la posición de los transductores que hay en la base del baño
      - Baño de ultrasonidos
        
        Se tiene que llenar con agua para que la irradiación ultrasónica generada por el transductor colocado en la base del baño se pueda transmitir a la mezcla de reacción contenida en un matraz
      - Control de temperatura
        
        El control de la temperatura en los baños de ultrasonidos comerciales no suele ser bueno, de forma que hace falta un control con termostato adicional
        
        El uso de agua para transmitir la irradiación ultrasónica desde el baño de ultrasonidos hasta la mezcla de reacción limita las temperaturas de reacción hasta un máximo por debajo de los 100 ºC
        
        Normalmente los baños disponen de termostatos para obtener temperaturas por encima de las generadas bajo las condiciones de trabajo normales
        
        Por debajo de esta temperatura se requiere un sistema de enfriamiento a pesar de que esto puede interferir con el paso limpio de los ultrasonidos
      - Agitación
        
        El uso de agitación magnética en reacciones heterogéneas bajo irradiación ultrasónica es casi imposible, de forma que para reacciones en fase heterogénea suele ser necesaria una agitación mecánica de la mezcla de reacción durante el proceso de sonicación.
  - - - Se necesita un matraz especial para poder introducir la sonda ultrasónica. Se efectuará el cierre o conexiones del matraz si las reacciones a irradiar necesitan reflujo, atmósfera inerte, presión o vacío
    - - En estos sistemas la temperatura se puede ajustar sumergiendo el matraz de reacción en un baño termostatitzado convencional o usando un recipiente de vidrio con una camisa que permita circular un fluido frío
    - - El generador de ultrasonidos proporciona energía al transductor y la energía vibracional se transfiere directamente al medio de reacción mediante la sonda
      - Cualquier aumento de la potencia ultrasónica que llega a la reacción tendría que estar asociada con un aumento del efecto de cavitación dentro de la mezcla de reacción, y, consecuentemente con un mayor efecto sonoquímico
    - - La corriente ultrasónica generada por la punta de la sonda a menudo es suficiente para proporcionar una buena mezcla de los componentes de la reacción sin la necesidad de agitación adicional
- - - - De forma que puede absorber un quantum de energía llumínica, lo cual produce una transición electrónica que hace que la molécula pase a un estado de mayor energía o estado excitado.
    - - Excitación del estado fundamental
        
        Vibracional
        
        Rotacional superior
        
        Electrónico
        
        Recuperación dle estado fundamental
      - Absorción fotónica
    - - Disociación en iones
      - Ionización
      - DIsociación de radicales
      - Activación
      - Reorganización intramolécular
    - - Los orbitales antienlazantes se encuentran ocupados en el estado excitado, lo cual puede permitir reacciones que no tendrían lugar en el estado fundamental por razones electrónicas
      - Las reacciones térmicas sólo implican estados singulete, las reacciones fotoquímicas pueden incluir estados singulete y triplete, y por lo tanto, se pueden generar intermedios de reacción que no son accesibles bajo condiciones térmicas.
      - Los estados excitados son ricos en energía son posibles reacciones altamente endotérmicas en el estado fundamental
    - - Ley de Grotthus-Draper
        
        La luz debe ser absorbida por una sustancia química para que se dé una reacción fotoquímica
      - Ley de Stark-Einstein
        
        Cada fotón absorbido por un sistema químico sólo activa una molécula para dar una reacción fotoquímica. Este principio se conoce también como la ley de la fotoequivalencia
        
        Rendimiento cuántico
  - - - Los fotoreactores son de cuarzo y a menudo contienen también la lámpara (Fig 3.35). Se utiliza cuarzo porque el vidrio de marca Pyrex absorbe a longitudes de onda menores de 275 nm.
    - - Los disolventes clorados pueden experimentar reacciones razón por la cual no deben utilizarse. Los disolventes más empleados suelen ser los hidrocarburos, pues sólo absorben a longitudes de onda muy cortas y por lo tanto son adecuados en reacciones que requieren alta energía
    - - Fuente de luz que emite a una longitud de onda correspondiente a la transición electrónica del reactivo
      - Las fuentes más comunes en el laboratorio son lámparas de vapor de mercurio. Las de baja presión emiten a 254 nm y están insertadas en un tubo de cuarzo con una camisa de agua, para reducir el calentamiento
      - Si la luz que se utiliza no es monocromática, se pueden usar selectores de la longitud de onda de la radiación como pueden ser filtros o monocromadores.
    - - En ocasiones los fotones son absorbidos directamente por las moléculas del reactivo reaccionando, pero en otros una molécula actúa como fotosensibilitzador y transfiere la energía al reactivo
    - - Para evitar el proceso de calentamiento, como sistema de refrigeración normalmente se utilizan camisas de agua que rodean la fuente de radiación o el fotoreactor,. El aumento de temperatura podría ir en detrimento de la selectividad de la transformación química.
      - Actualmente existen fotoreactores que permiten realizar reacciones fotoquímicas a una escala considerable (más de 1200 ml) y a temperaturas entre -60 y 60°C