Cintica Metalrgica

Cintica de la Reaccin entre los iones frricos y yoduro.Uso de las velocidades inicialesUniversidad Nacional Experimental Politcnica Antonio Jos de SucreVice-rectorado Puerto Ordaz Departamento de Ingeniera Metalrgica Ctedra de Cintica Metalrgica Bolvar AgustnFranco Ricardo Caldera Lisbeth Carlucci Luis

Resumen En esta prctica se podr determinar experimentalmente la ley de Velocidad y la Energa de Activacin (Ea). Para la cual se calcularon los diferentes tiempos que se obtuvieron de las diferentes reacciones que se realizaron variando la concentracin de una sustancia qumica y dejando las dems constantes, para ello se tendrn que graficar el ln(1/t) vs ln[Fe+++] para obtener una pendiente de 1.5969 que ser el orden con respecto al ion frrico y graficar ln(1/t) vs ln[I-] para la obtencin de la pendiente que es 1.5388 que nos arroja el orden del ion yoduro con respecto a la reaccin. Por otro lado para obtener la energa de activacin (Ea) se tendr que graficar ln (1/t) vs 1/T para que se obtenga la pendiente que ser utilizada para calcular la Ea (121.459KJ/mol).

Palabras claves Ley de Velocidad, Orden de Reaccin, Energa de Activacin, Iones Frricos, Iones Yoduro, Velocidad de Reaccin.

Cintica MetalrgicaUNEXPO

Introduccin La velocidad de una reaccin qumica puede definirse como la velocidad con que disminuye la concentracin de un reactante o como la velocidad con que aumenta la concentracin del producto de una reaccin. Si un reactante de concentracin inicial Co tiene una concentracin C al tiempo t, la velocidad se expresa como (-dC/dt). Si la concentracin del producto es x al tiempo t, la velocidad se puede expresar como (dx/dt).La velocidad de una reaccin qumica es proporcional a la concentracin de las sustancias reaccionantes. La suma de las potencias (exponentes) a las cuales las concentraciones de los tomos o molculas reaccionantes deben ser elevadas para determinar la velocidad de reaccin, se conoce co.mo el "orden (cintico) de reaccin". El orden de reaccin no guarda ninguna relacin con la molecularidad de la misma. La dependencia de la constante-de velocidad, k, con respecto a la temperatura, T, est regulada por la siguiente expresin, que es comnmente llamada ecuacin de Arrhenius:K = A*e-Ea/RTA: Factor de frecuencia E: Energa de activacin R: Constante de los gases 8,314 J/mol KT: Temperatura absoluta. KK: Constante de velocidad de reaccin especfica.El tiempo t tomado de una fraccin completa de la reaccin es inversamente proporcional a la constante de velocidad, teniendo lo siguiente:Ln t= C+ Ea/RTDonde C es una constante incorporada Ln A y la constante de proporcionalidad.La dependencia de la velocidad de reaccin, -rA, con las concentraciones se determina en prcticamente todos los casos por observacin experimental. Una de las formas generales ms comunes de esta dependencia es el producto de las concentraciones de las especies individuales que reaccionan, cada una de las cuales se eleva a una potencia. En nuestro caso esta relacin es

-Los exponentes de las concentraciones representan los rdenes de reaccin respecto de esa especie. El orden de reaccin se refiere a las potencias a las que las concentraciones se elevan en la ley de velocidad cintica. La velocidad de una reaccin qumica por lo general se ve afectada por concentracin, Ley de la velocidad, y por la temperatura, utilizando la ecuacin de Arrhenius ya mencionada. Otro concepto involucrado es la energa de activacin que es una magnitud positiva que depende de la naturaleza de la reaccin a igualdad de otros factores y de su valor depender en cierta forma la rapidez de la reaccin, en otras palabras, mientras ms pequea sea la Energa de activacin ms rpida ser la reaccin y por ende una reaccin con gran energa de activacin transcurrir con velocidad lenta.Materiales de la Prctica Equipos Cilindro graduado de 50 ml Matraz Erlenmeyer de 250 Plancha de Agitacin Magneto Cronometro Termmetro Vasos de precipitado Reactivos KI 0,04 M Na2S2O3 Fe(NO3)3 0,04M HNO3 0,15M H2O Almidn(Indicador)

Metodologa Experimental1) Determinacin del orden de reaccin con respecto a los iones frricos:

Mezcle en cilindros graduados de 50 ml, 15 ml de KI 0,04M Y 10ml de Na2S2O3. Complete a 50 ml con agua destilada. Repita este procedimiento ocho veces

En matraces Erlenmeyer de 250 ml prepare (por duplicado) las soluciones siguientes:

Coloque una de las mezclas preparadas en 1, en una plancha de agitacin a mxima velocidad. Adicione rpidamente una de las soluciones preparadas en el punto 2, a la cual previamente se le ha tomado la temperatura. Si este paso se dificulta, mida la temperatura cuando la solucin se torne azul. Promedie esta ltima con la temperatura tomada en la solucin 2. realice un duplicado.Para iniciar la experiencia coloque la solucin N 1 preparadas en el punto 2.- en una plancha de agitacin a mxima velocidad, introduzca un magneto. Adicione rpidamente una de las soluciones preparadas en el punto 1.- disparando simultneamente un cronometro. Cuando la solucin se torne azul, detenga el cronometro y registre el tiempo.

RESULTADOS Y DISCUSINDATOS TEORICOS:M Fe (NO3) = 0,04 MM KI = 0,04 M

REACCIN PRESENTE:2Fe+++ + 2I - 2Fe++ + I2 FORMULAV = K [Fe+++] m . [I-]nPara la primera parte (determinacin del orden de reaccin de los iones Frricos) se obtuvieron los siguientes resultados:

Repita la experiencia con su correspondiente duplicado a las temperaturas de: 20 C, 15C y 10CMezcle en cilindros graduados de 50 ml, 25 ml Fe (NO3)3 0.04M Y 25 ml HNO3.Complete a 50 ml con agua destilada. Repita este procedimiento 6 veces.a) Mezcle en Matraces Erlenmeyer de 250 ml, 15 ml KI, 10 ml de Na2S2O3 y 25 ml de agua destilada. Repita 8 veces.3) Determinacin de la Energa de Activacin)Realice un duplicado y repita la experiencia para las soluciones 2, 3, 4 y su correspondiente duplicado

TABLA 1: Registro del Tiempo y su promedioSolucinTiempoPromedio del Tiempo

122,73 Seg.22,835 Seg.

1.122,94 Seg.

218,55 Seg.19,63 Seg.

2.120,71 Seg.

315,77 Seg.15,42 Seg.

3.115,07Seg.

415,22Seg.14,49Seg.

4.113,76Seg.

Con los datos ya mostrados, utilizaremos las siguientes frmulas y datos tericos para la obtencin de las grficas requeridas para el clculo primeramente de los rdenes de reaccin, la constante de velocidades y por ltimo de la energa de activacin.Ln (1/ T)Ln [Fe+++]*MFe= NFe / VT*N = MFe(NO3) x VFe(NO3)Vt = 100 ml = 0,1 lts.

(1)M Fe(NO3) = 0,04 MM KI = 0,04 MLas frmulas indicadas con * tambin sern utilizadas para los clculos de [I-].

Tabla N2: Ln[ Fe+++] y Ln[1/t] para el orden de reaccin .

Ln[1/t]Ln[ Fe+++]

-3,128-5,52

-2,97-5,11

-2,73-4,82

-2,67-4,6

Grfica N 1: Ln[1/t] vs Ln [Fe***]

PENDIENTE= 1,5969

Tabla N3: Ln[ I-] y Ln[1/t] para el orden de reaccin .

Ln[1/t]Ln[I-]

-2,87-5,33

-2,77-5,11

-2,74 -2,61 -4,77

-4,93

Grfica N 2: Ln[1/t] vs Ln [I-]PENDIENTE=1,5388

Tabla N4: Ln[1/t] (expresada en kelvin) y 1/T, para hallar el valor de la energa de activacin.Ln[1/t]1/T

1,270,003357

0,560,003413

-0,11 -1,32 0,00353

0,00372

Pendiente:-14609X= (-Ea/R)Despejando y utilizando R=8,314 J/mol,Ea= 121,451 KJ/mol

ERRORES

1. Errores relativos

X 100 Er1= 59.69%

X100 Er2= 53.88%DISCUSIN DE RESULTADOSPor medio de la grfica N1 se obtuvo el orden de reaccin con respecto a la concentracin del ion frrico, el cual dio un resultado de 1,5969. La grfica N2 nos proporcion el orden de reaccin con respecto al ion yoduro el cual fue de 1,5388. Comparando los valores ya mencionados con los aceptados, se puede decir que en la primera parte existi ms exactitud y precisin en la toman de datos a la hora de la realizacin del experimento; pues el orden de reaccin con respecto al yoduro fue muy alto, mayormente debido al error humano, y que falto precisin en la toma de tiempos al reaccionar el almidn con las soluciones preparadas.Con la grfica N3 obtuvimos la energa de activacin la cual fue de 121.451KJ/mol. Un aspecto que podemos considerar en el clculo de la energa de activacin es el hecho, de que a la hora de trabajar a bajas temperaturas la adsorcin del I- sobre el almidn se da de manera muy lenta, por lo que la aparicin del azul puede llegar a darse a un tiempo mayor del verdadero.

CONCLUSIONES La ley de velocidad de la reaccin obtenida fue: -rA= kA [Fe+++]1,5969[I-]1,5388

El orden de reaccin con respecto a los iones frricos fue de 1,5969 con 59.69% de error, mientras que fue de 1,5388 con un 53.88% de error, respecto a los iones Ioduro.La energa de activacin fue de 121.451 KJ/mol.Se debe tomar en cuenta que la principal causa de los errores fue debido a la obtencin de los datos del tiempo de reaccin a diferentes temperaturas, se deba mantener la temperatura constante, y sabemos que esta ltima es muy difcil de controlar, lo cual influye. Tambin se puede agregar la activacin o detenimiento del cronmetro antes o despus de la reaccin, respectivamente.

RECOMENDACIONES:Se deben obtener ms valores para minimizar los errores.Se debe tratar de disparar el cronometro en el momento adecuado y detenerlo a una misma tonalidad de color (azul) para todas las soluciones.Tratar de mantener la temperatura lo ms constante posible, para los datos del clculo de la energa de activacin.Trabajar a temperaturas un poco ms altas, si se utiliza como indicador el almidn.

BIBLIOGRAFAhttp://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S1011-22512008000200005&script=sci_arttextwww.monografias.comwww.wanadoo.com UPADHYAYA, Termodinmica Metalrgica

Aade a cada solucin una pequea cantidad de almidn que servir como indicador.

En Matraces Erlenmeyer de 250 ml prepare (por duplicado) las soluciones que se indican a continuacin:Mezcle en cilindros graduados de 50 ml, 10 ml Fe (NO3)3 0.04M Y 10 ml HNO3 0.15 M. Complete a 50 ml con agua destilada. Repita este procedimiento 8 veces.2) Determinacin del orden de reaccin con respecto a los iones yoduro

Realice un duplicado y repita la experiencia para las soluciones 2, 3, 4 y su correspondiente duplicadoPara iniciar la experiencia coloque la solucin N 1 preparadas en el punto 2.- en una plancha de agitacin a mxima velocidad, introduzca un magneto. Adicione rpidamente una de las soluciones preparadas en el punto 1- disparando simultneamente un cronometro. Cuando la solucin se torne azul, detenga el cronometro y registre el tiempo.

Aadir a cada solucin almidn, como indicador