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QUIMICA GENERL II – LABORATORIO Nº41
MARCO TEÓRICO
CINETICA QUIMICA:
La cinética química estudia las velocidades de las eacciones químicas! la "omade contola estas velocidades # los mecanismos en que las eacciones se$oducen a nivel molecula%
1._Velocidad de la reacción: La velocidad de una reacción química es elcambio en la concentración que experimenta un reactante o un producto enfunción del tiempo.
&o e'em$lo $aa la eacci(n: A+B→C
La velocidad de la eacci(n esta) dada $o:
El si*no ne*ativo indica que las sustancias desa$aecen $aa A # + es deci quedececen con el tiem$o%El si*no $ositivo indica que la concentaci(n de C aumentacon el tiem$o%Los $aéntesis cuadados indican concentaciones en moles $o lito%,e*-n la de"inici(n de velocidad! nos indica que A # + desa$aecen a i*ualvelocidad # C a$aece a i*ual velocidad con la que desa$aecen A # +%
,i se tiene ota eacci(n: A+3B→2C
L a velocidad de la eacci(n esta) dada $o:
,e*-n la de"inici(n de velocidad de eacci(n !esta ecuaci(n nos indica que +desa$aece . veces m)s )$ido que A /# C desa$aece 0 veces m)s )$ido queaquella que con la que A desa$aece%
2._Factores que gobiernan la velocidad de las reacciones:
a !aturale"a de los #eactantes:
CINÉTICA QUÍMICA
V =−d [ A ]
dt =
−d [B]
dt =
d [C ]
dt
V =−d [ A ]
dt =−1
3
d [B ]
dt =1
2
d [C ]
dt
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QUIMICA GENERL II – LABORATORIO Nº42
Al*unas sustancias son m)s eactivas que otas! su"iendo cam1ios químicos m)s)$idos% Así! $o e'em$lo! el Na! un metal! eacciona violentamente en a*ua
2 la eacci(n es e3otémica/ mientas que el Cu! tam1ién un metal! no eaccionacon el a*ua %&o oto lado el 4 # el 5 eaccionan e3$losivamente a tem$eatua
am1iente! no así el 4 # el I%
b $stado de subdivisión de los #eactantes:
En *eneal! a ma#o )ea de su$e"icie del eactante! ma#o es la velocidad deeacci(n/ a causa de la ma#o $osi1ilidad de contacto ente las $atículas! ma#o "ecuencia de colisiones e"icaces! &oe'em$lo! una $ie6a *ande de ca1(n ademu# lentamente! mientas que $ulvei6ada ade )$idamente%
c %emperatura:
En *eneal $o cada 789C de aumento de la tem$eatua! la velocidad se eacci(nse du$lica! #a que se incementa la ene*ía cinética de las moléculas de loseactantes! aumentando los im$actos! # $o tanto la velocidad de eacci(n%
d &oncentración:
Un incemento en la concentaci(n de un eactante aumenta la velocidad deeacci(n! aunque en al*unos casos disminu#e o no cam1ia la velocidad deeacci(n%
e &atali"ador:
Es una sustancia que aumenta la velocidad de una eacci(n *enealmente! sinque ella misma su"a alteaci(n %Los catali6adoes $ueden se $ositivos cuandolo*an eleva la velocidad! # ne*ativo o ini1idoes cuando etadan el $oceso%
L$' ($ L) V$L*&+()(
La e3$esi(n matem)tica que elaciona la velocidad de una eacci(n con lasconcentaciones de los eactivos se denomina ;Le# de velocidad<%Esta le# se de1edetemina e3$eimentalmente $aa cada eacci(n a$ati de un estudio de c(movaia su velocidad con la concentaci(n/ no se $uede deduci de la ecuaci(n
estequiomética que coes$onde a la eacci(n neta
La e3$esi(n *eneal de la le# de velocidad! donde A! +!=! son eactivos es:
Velocidad=v=k [ A ] X [B ]Y …
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QUIMICA GENERL II – LABORATORIO Nº43
La constante ;>< se llama constante de $o$ocionalidad o constante es$eci"ica develocidad ?o solo constante de velocidad@ $aa la eacci(n a una tem$eatuadeteminada %El valo de ;>< $uede vaia con la tem$eatua o con la $esencia deun catali6ado! $eo es inde$endiente de la concentaci(n de los eactantes%
Los valoes de los e3$onentes ;3< e ;#<! de la constante ;><! no necesaiamente*uadan elaci(n con los coe"icientes de la ecuaci(n química a'ustada $aaeacci(n *lo1al # de1en se deteminados e3$eimentalmente%
Las $otencias a las que se elevan las concentaciones!<3< e ;#<! son nomalmenten-meos enteos o ceo!$eo en ocasiones son "accionaios o aun n-meosne*ativos%Una $otencia de uno?7@ si*ni"ica que la velocidad es diectamente$o$ocional a la concentaci(n de ese eactivo%Una $otencia de dos?0@ si*ni"icaque la velocidad es diectamente $o$ocional al cuadado de la concentaci(n deese eactivo%Una $otencia ceo?8@!si*ni"ica que la velocidad no de$ende de la
concentaci(n de ese eactivo!siem$e que a#a $esente al*o de ese eactivo%Elvalo ;3< se dice que es el oden de la eacci(n con es$ecto a %A! el valo de ;#< esel oden de la eacci(n con es$ecto a + %El oden *lo1al de la eacci(n es ;3#<%
&aa la eacci(n i$otética:
A+3B=2C
,ara este caso- la le de la velocidad se puede representar:
V =
−d [ A ]dt = K [ A ]
X
[B]Y
La velocidad!Bd ADdt! e3$esa la disminuci(n de la concentaci(n de A en "unci(ndel tiem$o! a una tem$eatua conocida!<>< es la constante de $o$ocionalidadconocida como constante de velocidad%El e3$onente de cada concentaci(n ?3 e #@en este caso se denomina el oden de eacci(n $aa esa es$eciequímica$aticula%,i los valoes de ;3< e ;#< son 7 # 0 es$ectivamente!la le# de lavelocidad se):
V =−d [ A ]
dt =k [ A] [B]2
$n este caso se dice que la reacción es de primer orden respecto a laespecie ) de segundo orden respecto a la especie /. 0i los valores de xe son 3 1 respectivamente- la le de velocidad es:
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QUIMICA GENERL II – LABORATORIO Nº44
V =−d [ A ]
dt =k [ A]
0[B]2= K ' [B]
En este caso! se dice que la elaci(n es de oden ceo con es$ecto a A?o esinde$endiente de la concentaci(n de A@ # de $ime oden con es$ecto a +%
En consecuencia! el oden de eacci(n con es$ecto a una es$ecie essim$lemente la $otencia a la cual se eleva la concentaci(n de dica es$ecie en laecuaci(n de la le# de velocidad %El oden total de la eacci(n se) la suma ;3#<%
,e de1e ecoda que el oden de eacci(n se detemina e3$eimentalmente # node1e se elacionado con los coe"icientes de la ecuaci(n! e3ce$to si la eacci(nocue en una sola eta$a%
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QUIMICA GENERL II – LABORATORIO Nº45
4$%*(*L*56)1: (escripción del equipo.7
&aa el si*uiente la1oatoio! tuvimos que ace uso de un equi$o con"omado $o:un mata6 !una cu1a de vidio !un ta$(n !una man*uea de *oma !# una $o1eta/"omando así un equi$o $o el cual se tans$otaía *ases de1ido a las eaccioneseali6adas dento del mata6% Así como tam1ién icimos uso de un vaso de$eci$itaci(n con a*ua # dento de ella tu1os de ensa#os con distintos eactivos
'untamente con la cocinilla $aa lle*a a la e1ullici(n con el a*ua%
2: 4ateriales reactivos.7
F8G tu1os de ensa#oF8. $i$etas de GmlF87 $o $i$etaF87 tu1o de se*uidadF87 $o1eta de 788mlF87 mata6 deelenme#e de 0G8mlF87 tu1o?codo@F87 $o1eta de 78mlF 80 $o1etas de G8 mlF87 man*uea de *oma
F87 1ande'a de vidioF87 ta$(n de 'e1eoadadoF8. vasos de$eci$itaci(n de 0G8mlF87 con(metoF87 tem(metoF87 1alan6aF87 cocinilla elécticaF87 o'a 1ond
F7Gml de H 2SO
4 .M
F0Hml de HCl .M
F0ml de HCl 7M
F.ml de HNO3 HM
FG* de m)mol *ueso ?
CaCO3 @
FG* de m)mol"inamente dividido
FHml de KMnO4 8%GM
F0.ml de
H 2C
2O
4
8%..MF0%Gcm de cinta de M*
F87 $eda6o de Cu
F87 $eda6o de Pb
F87 *analla de Jn
F7G8ml de Na2S2O
3
8%0GM
F.ml de H
3 PO
4
HM
FH8ml de H 2O
2
8: ,#*&$(+4+$!%* $9,$#+4$!%)L:
)$F$&%* ($ L) !)%#)L$;) ($ L*0 #$)&%+V*0:
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QUIMICA GENERL II – LABORATORIO Nº46
).1&*! 4)5!$0+*:Rotulamos G tu1os de ensa#o desde a7 asta aG%En el a7 colocamos .ml
de H 2SO
4 .M !en el a0 .ml de HCl HM!en el a. .ml de HCl 7M!en
el aK .ml de HNO3 HM!en el aG .ml de H
3 PO
4 HM%
Aadimos una $equea tia de a$o3imadamente 8%G cm de cinta deMa*nesio a cada tu1o de ensa#o # anotamos el tiem$o en que demoacada uno en eacciona%).2 %#$0 4$%)L$0:
Colocamos 7ml de HCl HM en tes tu1os de ensa#o # $imeo
adicionamos 7 tia de Jinc! una tia de &lomo al se*undo # una tia deCo1e al teceo/ medimos el tiem$o de eacci(n en cada uno # anotamoslas velocidades%
).8$9,#$0+*! ($ L*0 #$0L%)(*0#especto al 4agnesio:
!<
#eacción %iempo Velocidad
1 HNO3 =4 13 s
3-= M
s
2 HCl =4 18 s3-28
M
s
8 H 2SO4 84 81 s 3-3>= M s
? HCl1 M 1-@? min3-33A
M
s
@ H 3 PO
4 =4 2-2? min3-3@2
M
s
#especto a los tres metales:
!<
#eacción %iempo Velocidad
1 HCl =4B;n22-88 min
3-33?? M
s2 HCl =4B&u
8 HCl =4B,b
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QUIMICA GENERL II – LABORATORIO Nº47
).? &$0%+*!)#+*:
CDEu conclusiones puede determinar acerca de la reactividad de los cuatroGcidosH
Eue mientras mGs puros sean los reactivos la reacción es mGs rGpida esdecir a maor pure"a maor velocidad claro q tambin intervienen losmetales con los cuales se trabaIa.
CDEu conclusiones puede determinar acerca de la reactividad de los tresmetalesH
Eue el ;n es uno de los metales que demora en reaccionar así como semuestra en los datos en el cuadro bueno que creo q tambin eso dependedel grupo al que pertenece cada uno de los metales.
/ $F$&%* ($L $0%)(* ($ 0/(+V+0+*! ($ L*0 #$)&%)!%$0:
/.1 &*! $L 4)#4*L:Montamos el *eneado de *as de acuedo a lo que nos *uio el in*enieo
%Llenamos la $o1eta con a*ua $aa $ode ecolecta *as CO2
%Colocamos en el mata6 G* de m)mol en to6os ? CaCO3 @ # lo cu1imos
con a*ua! el tu1o de se*uidad lo colocamos de1a'o del nivel del a*ua#
"inalmente adicionamos 78ml de HCl HM! $aa e*ista el tiem$o de
o1tenci(n del CO2.
/.2&*! 4)#4*L F+!)4$!%$ (+V+(+(*:Lavamos el *eneado # todos los mateiales utili6ados $aa asi eali6a unave6 mas lo eco anteiomente $eo esta ve6 con el m)mol molido cona#uda de un moteo%
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QUIMICA GENERL II – LABORATORIO Nº48
5$!$#)(*# ($ 5)0/.8 ()%*0 ' &)L&L*0:
$xperimento %iempoJs4Grmol = s4Grmol molido 8 s
/.? &$0%+*!)#+*:
D&ómo afecta el estado físico de los reactantes JtamaKo a la velocidad dereacciónH
$l tamaKo afecta a que el reactivo demora mas en reaccionar cuando elmGrmol esta en tro"os o llammoslo entero en cambio cuando estG en polvo
o en mínimas partículas la reacción se lleva en un tiempo mínimo comparadocon el anterior.
&$F$&%* ($ L) %$4,$#)%#):
&aa una eacci(n ente acido o3)lico ? H 2C 2O4 @ # $eman*anato de
$otasio! la velocidad de eacci(n $uede medise e*istando el tiem$oequeido $aa que la soluci(n de $eman*anato de $otasio $ieda su
colo %La eacci(n es la si*uiente:
5 H 2C
2O
4 (ac)+2 KMnO4 (ac)+3 H 2SO4 (ac)→10CO2(as)+2 MnSO4 (ac)+8 H 2O(ac)+ K 2SO4 (ac)
&ada volumen se midió con una probeta de 13ml con aproximación de3.1ml.
&.1%$4,$#)%#) )4/+$!%$:
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QUIMICA GENERL II – LABORATORIO Nº49
$n un tubo de ensao llenamos 8ml de H 2C
2O
4(ac) 3.884 -1ml de
H 2SO
4(ac) 84 =ml de H 2O
2 .
En oto tu1o colocamos 7ml de KMnO4(ac) etimos las soluciones de los
dos tu1os de ensa#o al mismo tiem$o la de'amos e$osa $o un momento# medimos la velocidad en que eacciono dica soluci(n #a que de1imosnota el tiem$o en que desa$aecía el colo violeta de la eacci(n%
&.2 ) ?3<&:Re$etimos la e3$eiencia anteio $eo la tem$eatua de de se K89Cantes de me6clase! colocamos las dos soluciones de am1os tu1os almismo a tiem$o $aa así medi el tiem$o en el que desa$aecía el colo dedica eacci(n %La tem$eatua de1e medise con los tu1os de ensa#odento de un vaso de $eci$itaci(n con a*ua # midiendo la tem$eatua conun tem(meto%&.8 ) A3<&:Re$etimos la misma acci(n de llena los eactivos en lo tu1os de ensa#olue*o me6clalos 'untamente # medi el tiem$o en le que el colo que ten*ala eacci(n desa$ae6ca%
&.? ()%*0 ' &)L&L*0:
$xperimento Velocidad %iempo paraperder elcolorJs
%emperaturaJ<&
5 H 2C
2O
4 (ac)+2 3-31
M
s
3-3@
M
s
*-2 M
s
@ s %< ambiente
5 H 2C
2O
4 (ac)+2 3-322
M
s
3-3A8
M
s
3-8 M
s
8 s ?3<&
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QUIMICA GENERL II – LABORATORIO Nº410
5 H 2C
2O
4 (ac)+2 3-31
M
s
3-2
M
s
1-3A
M
s
3 ->2 s A3<&
( $F$&%* ($ L) &*!&$!%#)&+*!:
En esta $)ctica la eacci(n ocue ente el tio sul"ato de sodio # el acidocloídico! am1os en soluci(n acuosa:
Na2
S2
O3(ac)+2 H Cl(ac)! S(s )+S O
4 ( )+2 Na Cl(ac)+ H 2
O
(.1 ,#*&$(+4+!%*0:
&e$aamosla soluci(n de:
Na2
S2
O3
8%0GM?a@ # la soluci(n: HCl
7M ?1@/medimos en una $o1eta G8ml de soluci(n de ?a@# la vetimos en el mata6%Medimos Gml de ?1@ en una $o1eta # la vetimos en un tu1o de ensa#o%
Aadimos la soluci(n ?1@ del tu1o de ensa#o en el mata6 # calculamos el tiem$oen que dica me6cla toma un colo en el cual #a no se $ueda ve lo que estede1a'o de ella ?$aa esto $usimos una o'a 1ond de1a'o del mata6 macada conuna ;3< so1e ella $aa así medi el tiem$o en que la ;3< #a no se $odía ve atavés de la soluci(n@%
(.2 ()%*0 ' &)L&L*0:
!< deprueba
Volumen J
"lNa2S2O
3(ac)
Velocidad Na
2S2O
3(ac)
VolumenJml de M&l
%iempoJs
1 @33-33?
M
s
@ 1-31 s
2 ?33-3388
M
s
@ 1-1@ s
8 833-3381
M
s@ 1-23 s
? 233-338@
M
s
@ 1-11 s
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QUIMICA GENERL II – LABORATORIO Nº411
@ 133-3383
M
s
@ 1-21 s
I,CU,IÓN E RE,ULTAO,
• Al momento de eali6a la $ate en la que de1íamos toma el tiem$o
en el que la eacci(n cam1ia un colo en la que el as$a #a no se
$uede ve de1imos de a1e tomado tam1ién en una velocidad i*ual
#a que no sa1íamos si lo acíamos en la misma velocidad todas las
veces q eali6amos ese $ocedimiento%• Al momento de me6cla los eactivos en un vaso de $eci$itaci(n los
eactivos no caían al mismo tiem$o # eso nos *eneo una cieta
vaiaci(n # una demoa $aa la eacci(n así que su$onemos que eso
#a se) uno de nuesto $ocenta'e de eo%
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)!$9*
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QUIMICA GENERL II – LABORATORIO Nº413
CINÉTICA QUÍMICA