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• MarlonBarbosaa

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Para la degradación del poliestireno expandido a partir del limoneno como solvente se tiene que en este proceso no se da una reacción, dado que el limoneno actua como solvente, por lo cual no hay cambio en la estructura quimica del poliestireno expandido. Hay que recordar que el poliestireno expandido tiene la misma formula molecular del poliestireno (C8H8)n la diferencia radica en la estructura que este tiene, ya que el poliestireno al ser sometido a un proceso de expanción atrapa el aire en su estructura, es decir no hay modificacion en su formula molecular pero si en su estructura, es por esto que no se presenta reaccion quimica en la degradación del poliestireno expandido a poliestireno. Se a encontrado que el calor de combustión del poliestireno expandido es de aproximadamente 42500 Kj/Kg (Troitzsch, 1990) para una combustion completa, partiendo de este dato se puede calcular el calor de formación del poliestireno siguiendo la metodologia de los calores de formación de las sustancias involucradas en la reacción de combustion de este. (𝐶8 𝐻8 )𝑛 + 10 𝑂2 → 8𝐶𝑂2 + 4𝐻2 𝑂 Sabiendo que el calor de formación del CO2 es de 94 kcal/kmol (Smith, 2012) y viene dada por la siguiente expresión 𝐶𝑂2 → 𝐶 + 𝑂2 Y se encontro que la entalpia estandar de formación del agua es de -241.82 Kj/Kmol. Para iniciar se transforma las unidades de las entalpias del CO2 y del agua a Kj/Kg. −94

𝐾𝑐𝑎𝑙 1 𝐾𝑚𝑜𝑙 4.184 𝐾𝐽 𝐾𝐽 ∗ ∗ = 8.9385 = ∆𝐻𝑓 𝐶𝑂2 𝐾𝑚𝑜𝑙 44 𝐾𝑔 1 𝐾𝑐𝑎𝑙 𝐾𝑔

−241.82

𝐾𝐽 1 𝐾𝑚𝑜𝑙 ∗ = −13.434 𝐾𝐽/𝐾𝑔 = ∆𝐻𝑓 𝐻2 𝑂 𝐾𝑚𝑜𝑙 18 𝐾𝑔

Ya conocida las entalpias de formacion de los compuestos involucrados se realiza el balance de la reaccion de combustion. (𝐶8 𝐻8 )𝑛 + 10 𝑂2 → 8𝐶𝑂2 + 4𝐻2 𝑂 𝐶𝑂2 → 𝐶 + 𝑂2

∆𝐻𝑐 (𝐶8 𝐻8 )𝑛 = 42500 ∆𝐻𝑓 𝐶𝑂2 = 8.9385

𝐾𝐽 𝐾𝑔 𝐾𝐽 𝐾𝑔

Multiplicando por 8 la ecuacion de formacion del CO2 y cancelando se tiene que (𝐶8 𝐻8 )𝑛 + 2 𝑂2 → 8𝐶 + 4𝐻2 𝑂 Se sabe que la entalpia de una reaccion viene dada por la resta entre la entalpia de formación de los productos menos la entalpia de formación de los reactivos, entonces se tiene que. ∆𝐻𝑟𝑥𝑛 = ∆𝐻𝑓 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠 − ∆𝐻𝑓 𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠 Y la entalpia de la reacción es

∆𝐻𝑅𝑥𝑛 = 42500 − 8 ∗ 8.9385 = 3039.09 𝐾𝐽/𝐾𝑔 Entonces 3039.09 𝐾𝑗/𝐾𝑔 = 4∆𝐻𝑓 𝐻2 𝑂 − ∆𝐻𝑓 (𝐶8 𝐻8 )𝑛 No se tiene en cuenta las entalpias de formacion de compuestos puros como el carbono y el oxigeno ya que estos son iguales a 0. Entonces la entalpia de formación del Poliestireno a condiciones estandar es de

∆𝐻𝑓 (𝐶8 𝐻8 )𝑛 = −3092.826 𝐾𝐽/𝐾𝑔

Se encontro que la entalpia de combustion del limoneno es de 1473.9 Kcal/mol (TORRES, O. 2004) Se transforman unidades de cada uno de las entalpias de formacion y combustion involucradas en la combustion del limoneno y se expresan en KJ/mol −94

𝐾𝑐𝑎𝑙 4.184 𝐾𝐽 𝐾𝐽 ∗ = −393.296 = ∆𝐻𝑓 𝐶𝑂2 𝑚𝑜𝑙 1 𝐾𝑐𝑎𝑙 𝑚𝑜𝑙 −241.82

1473.9

𝐾𝐽 = ∆𝐻𝑓 𝐻2 𝑂 𝑚𝑜𝑙

𝐾𝑐𝑎𝑙 4.184 𝐾𝐽 ∗ = 6166.7976 𝐾𝐽/𝑚𝑜𝑙 = ∆𝐻𝑐 𝐶10 𝐻16 𝑚𝑜𝑙 1 𝐾𝑐𝑎𝑙

La reaccion de combustion del limoneno viene dada por la siguiente expresión, luego balancea con el calor de formacion del CO2 y multiplicado por 10 se tiene 𝐶10 𝐻16 + 14 𝑂2 → 10𝐶𝑂2 + 8𝐻2 𝑂

10𝐶𝑂2 → 10𝐶 + 10 𝑂2

∆𝐻𝑐 𝐶10 𝐻16 = 6166.7976

𝐾𝐽 𝑚𝑜𝑙

∆𝐻𝑓 𝐶𝑂2 = −3932.96

𝐾𝐽 𝑚𝑜𝑙

cancelando se tiene que 𝐶10 𝐻16 + 14 𝑂2 → 10𝐶 + 8𝐻2 𝑂 Se sabe que la entalpia de una reaccion viene dada por la resta entre la entalpia de formación de los productos menos la entalpia de formación de los reactivos, entonces se tiene que. ∆𝐻𝑟𝑥𝑛 = ∆𝐻𝑓 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠 − ∆𝐻𝑓 𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠 Y la entalpia de la reacción es

∆𝐻𝑅𝑥𝑛 = 6166.7976 − 3932.96 = 2233.8376

𝐾𝐽 𝑚𝑜𝑙

Entonces 4 2233.8376

𝐾𝐽 = 8∆𝐻𝑓 𝐻2 𝑂 − ∆𝐻𝑓 𝐶10 𝐻16 𝑚𝑜𝑙

No se tiene en cuenta las entalpias de formacion de compuestos puros como el carbono y el oxigeno ya que estos son iguales a 0. Entonces la entalpia de formación del Limoneno a condiciones estandar es de

∆𝐻𝑓 𝐶10 𝐻16 = 4168.3976

𝐾𝐽 𝑚𝑜𝑙

Por consiguiente no se puede medir la entalpia de reacción del limoneno con el poliestireno expandido dado lo señalado anteriormente, se puede medir experimentalmente el calor de disolución o el calor que se desprende tras este procedimiento con la ayuda de una bomba calorimetrica.

Bibliografia Troitzsch, J. (1990) International Plastics Flammability Handbook: Principles – Regulations – Testing and Approvals. Second Edition. Hanser Publishers, Munich. Smith,J.M H.C Van Ness y M.M Abbott. Introducción a la termodinamica en Ingenieria Quimica McGraw-Hill. D.F. México.(2012) TORRES, O. Reciclaje de la espuma del poliestireno mediante el uso de dlimoneno, Tesis (bachiller en ingeniería química), Perú, Lima: Universidad Nacional de ingeniería, 2004.