QUIMICA PRACTICA 4

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INSTITUTO POLITCNICO NACIONALUNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERA Y CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS.

Laboratorio de Qumica Industrial

Prctica 4 Cintica Qumica

Jasso Gmez Ana Patricia 2011601772 : 2IM73 .

Profa: Mara Elena Garca Ruiz 28 de marzo de 2012

PRCTICA 4 CINTICA QUMICA

OBJETIVO GENERAL 1. El alumno observara el efecto que tiene sobre la velocidad de reaccin, cada uno de los siguientes factores: superficie de contacto, concentracin y temperatura. 2. El alumno explicara el efecto que produce la presencia de un catalizador en una reaccin qumica 3. El alumno determinara el valor de la energa de activacin.

INTRODUCCION Lo que se vio en esta larga prctica es para el anlisis sobre la cintica qumica que esta se encarga de estudiar a las reacciones qumicas y su velocidad de reaccin. Se realizaron experimentos en donde primeramente se analizo que a mayor superficie de contacto, mas rpido ocurre la reaccin, esto se trabaj utilizando pastillas efervescentes divididas en diferentes partes y disolvindolas en agua. Despus se pudo observar con la relacin que existe en la concentracin de las sustancias, a mayor concentracin ms rpido ocurre la reaccin entre dos sustancias y por ltimo el efecto de la temperatura sobre una reaccin. Finalmente a este ltimo experimento agregamos un catalizador positivo que aumenta aun ms la velocidad de reaccin, obteniendo como Energa.

MARCO TEORICO CINTICA QUMICA La cintica qumica es un rea de la fisicoqumica que se encarga del estudio de la rapidez de reaccin, cmo cambia la rapidez de reaccin bajo condiciones variables y qu eventos moleculares se efectan mediante la reaccin general (Difusin, ciencia de superficies, catlisis). La cintica qumica es un estudio puramente emprico y experimental; la qumica cuntica permite indagar en las mecnicas de reaccin, lo que se conoce como dinmica qumica. El objeto de la cintica qumica es medir las velocidades de las reacciones qumicas y encontrar ecuaciones que relacionen la velocidad de una reaccin con variables experimentales. Se encuentra experimentalmente que la velocidad de una reaccin depende mayormente de la temperatura y las concentraciones de las especies involucradas en la reaccin. En las reacciones simples, slo la concentracin de los reactivos afecta la velocidad de reaccin junto con la temperatura, pero en reacciones ms

complejas la velocidad tambin puede depender de la concentracin de uno o ms productos. La presencia de un catalizador tambin afecta la velocidad de reaccin; en este caso puede aumentar su velocidad. Del estudio de la velocidad de una reaccin y su dependencia con todos estos factores se puede saber mucho acerca de los pasos en detalle para ir de reactivos a productos. Esto ultimo es el mecanismo de reaccin. Las reacciones se pueden clasificar cinticamente en homogneas y heterogneas. La primera ocurre en una fase y la segunda en ms de una fase. La reaccin heterognea depende del rea de una superficie ya sea la de las paredes del vaso o de un catalizador slido. En este captulo se discuten reacciones homogneas. Rapidez de reaccin Artculo principal: Velocidad de reaccin. La Rapidez (o velocidad) de reaccin est conformada por la rapidez de formacin y la rapidez de descomposicin. Esta rapidez no es constante y depende de varios factores, como la concentracin de los reactivos, la presencia de un catalizador, la temperatura de reaccin y el estado fsico de los reactivos. Uno de los factores ms importantes es la concentracin de los reactivos. Cuanto ms partculas existan en un volumen, ms colisiones hay entre las partculas por unidad de tiempo. Al principio, cuando la concentracin de reactivos es mayor, tambin es mayor la probabilidad de que se den colisiones entre las molculas, y la rapidez es mayor. A medida que la reaccin avanza, al ir disminuyendo la concentracin de los reactivos, disminuye la probabilidad de colisin y con ella la rapidez de la reaccin. La medida de la rapidez de reaccin implica la medida de la concentracin de uno de los reactivos o productos a lo largo del tiempo, esto es, para medir la rapidez de una reaccin necesitamos medir, bien la cantidad de reactivo que desaparece por unidad de tiempo, o bien la cantidad de producto que aparece por unidad de tiempo. La rapidez de reaccin se mide en unidades de concentracin/tiempo, esto es, en (mol/l)/s es decir moles/(ls). Para una reaccin de la forma:

la ley de la rapidez de formacin es la siguiente:

es la rapidez de la reaccin, la disminucin de la concentracin del reactivo A en el tiempo . Esta rapidez es la rapidez media de la reaccin, pues todas las molculas necesitan tiempos distintos para reaccionar.

La rapidez de aparicin del producto es igual a la rapidez de desaparicin del reactivo. De este modo, la ley de la rapidez se puede escribir de la siguiente forma:

Este modelo necesita otras simplificaciones con respecto a:

La actividad qumica, es decir, la "concentracin efectiva" La cantidad de los reactivos en proporcin a la cantidad de los productos y del disolvente La temperatura La energa de colisin Presencia de catalizadores La presin parcial de gases

Orden de reaccin Para cada reaccin se puede formular una ecuacin, la cual describe cuantas partculas del reactivo reaccionan entre ellas, para formar una cantidad de partculas del producto. Para una reaccin de la forma:

esto significa, que dos partculas A colisionan con una partcula B, una partcula C y una partcula D para formar el producto E. Sin embargo, la probabilidad de que cinco partculas colisionen al mismo tiempo y con energa suficiente, es escasa. Ms probable es que dos o tres partculas colisionen y formen un producto intermedio, este producto intermedio colisiona con las dems partculas y forma otros productos intermedios hasta formar el producto E, aqu un ejemplo:

La descomposicin de la reaccin principal en llamadas reacciones elementales y el anlisis de estas nos muestra exactamente como ocurre esta reaccin.

Por medio de mtodos experimentales o por premisas se puede determinar la dependencia de la rapidez de las reacciones elementales con las concentraciones de los componentes A, B, C y D. El orden de reaccin est definido como la suma de los exponentes de las concentraciones en la ley de la rapidez de la reaccin. Este es tambin llamado orden total de reaccin, pues el orden depende del reactivo que se analice. El orden de la reacciones se determina experimentalmente. Estado Fsico de los Reactivos. Si en una reaccin interactan reactivos en distintas fases, su rea de contacto es menor y su velocidad tambin es menor. En cambio, si el rea de contacto es mayor, la velocidad es mayor. Al encontrarse los reactantes en distintas fases aparecen nuevos factores cinticos a analizar. La parte de la reaccin qumica, es decir hay que estudiar las velocidades de transporte, pues en la mayora de los casos estas son mucho ms lentas que la velocidad intrnseca de la reaccin y son las etapas de transporte las que determinan la cintica del proceso. No cabe duda de que una mayor rea de contacto reduce la resistencia al transporte, pero tambin son muy importantes la difusividad del reactante en el medio, y su solubilidad, dado que esta es el lmite de la concentracin del reactante, y viene determinada por el equilibrio entre las fases. Presencia de un catalizador. Los catalizadores aumentan la rapidez de una reaccin sin transformarla, adems mejoran la selectividad del proceso, reduciendo la obtencin de productos no deseados. La forma de accin de los mismos es modificando el mecanismo de reaccin, empleando pasos elementales con menor energa de activacin. Existen catalizadores homogneos, que se encuentran en la misma fase que los reactivos (por ejemplo, el hierro III en la descomposicin del perxido de hidrgeno) y catalizadores heterogneos, que se encuentran en distinta fase (por ejemplo la malla de platino en las reacciones de hidrogenacin). Los catalizadores tambin pueden llegar a retardar reacciones, no solo acelerarlas, en este caso se suelen conocer como inhibidores. Concentracin de los reactivos. La mayora de las reacciones son ms rpidas cuanto ms concentrados se encuentren los reactivos. Cuanta mayor concentracin, mayor frecuencia de colisin.

La obtencin de una ecuacin que pueda emplearse para predecir la dependencia de la velocidad de reaccin con las concentraciones de reactivos es uno de los objetivos bsicos de la cintica qumica.

Material y equipo 2 Tubos de ensayo de 16 * 150 mm 1 Gradilla de madera 1 Probeta de 50 ml 1 Vaso de precipitados de 500 ml 4 Vasos de precipitados de 100 ml 1 Soporte universal con anillo 1 Tela de alambre con asbesto 1 Mechero de bunsen 2 Pinzas para tubo de ensayo 1 Termmetro de (-10 a 110 C) 1 Pipeta graduada de 10 ml 1 Cronometro 1 Mortero con pistilo 1 Agitador de vidrio 3 Buretas de 25 ml en un soporte.

Sustancias 0,25 M de H2SO4 0.0025 M de KMnO4 0.0025 M de C2H204 0.045 M de MnSO4 0.005, 0.01, 0.013, 0.017, y 0.02 M de KlO3 M de NaHSO3 al 1 % de almidn. Agua destilada 3 tabletas efervescentes.

Cuestionario

1. Cul es la relacin entre la superficie de contacto y el tiempo de reaccin? La relacin es que a mayor superficie de contacto mayor velocidad de reaccin y menor tiempo de reaccin 2. Qu diferencia hay entre velocidad de reaccin y tiempo de reaccin? La velocidad de reaccin es la precipitacin con la que hace el cambio. El tiempo de reaccin es el tiempo que transcurre para que una reaccin cambie su comportamiento 3. Con los datos experimentales anotados en la tabla 2, represente en una grfica la variacin de la concentracin con respecto al tiempo. Esta respuesta se encuentra en otra hoja

4. Calcule la velocidad media de la reaccin llevada a cabo en el experimento 2 Qu significado tiene el signo que antepone el resultado?

5. Explique en base con lo que esta