Memoria práctica 2. Cinética Química.

QUÍMICA EN LA INGENIERÍA

LABORATORIO

MEMORIA PRÁCTICA 2 –CINÉTICA QUÍMICA .DETERMINACIÓN DEL ORDEN DE REACCIÓN Y ENERGÍA DE ACTIVACIÓN.

COMPONENTES:

• Silvia Estébanez Ruiz
• Diego Fernández Cheliz
• Clara Fernández Perrote

ÍNDICE DE LA PRÁCTICA:

1. Fundamento de la práctica

2. Material y reactivos

3. Fundamento teórico

4. Método experimental

5. Cálculos y cuestiones

6. Posibles errores

7. Conclusiones

1-FUNDAMENTO DE LA PRÁCTICA

En esta práctica veremos como la concentración de reactivos, la presencia de un catalizar o la temperatura varían la velocidad de una reacción química.

Para llevar a cabo esta experiencia debemos saber que la velocidad de una reacción química aumenta según cambia la concentración de reactivos, la temperatura y si introducimos un catalizador.

Prepararemos pues una reacción redox con yodato de potasio e hidrógeno sulfito de sodio para comprobar la variación de la velocidad entre los iones yodato y sulfito. Para ello añadiremos un exceso de yodato y almidón a la reacción .Gracias a este último la reacción adquiere un color azul intenso lo cual indica el fin de la reacción.

2-MATERIAL Y REACTIVOS

MATERIAL	REACTIVOS
-1 probeta -4 matraces Erlenmeyer de 100Ml -Pipetas Pasteur (cuentagotas) -Varilla de vidrio -1 cronómetro y 1 termómetro	-Yodato de potasio 0,150M, KIO -Hidrógeno sulfito de sodio 0,020M,NaHSO -Disolución de almidón al 2% -Nitrato de cobre (II) 0,20M -Agua

3-FUNDAMENTO TEÓRICO:

El fundamento teórico se basa en que la velocidad cambia según lo hacen las concentraciones de reactivos y productos, la temperatura y la aparición de un catalizador.

La velocidad de una reacción se puede expresar en términos de la desaparición de reactivos y la aparición de productos.

El estudio de la variación de las concentraciones en función del tiempo en una reacción permite deducir una expresión matemática que relaciona la velocidad de la reacción con las concentraciones de los reactivos .Esta expresión se llama ley diferencial de velocidad.

Por otro lado un cambio en la temperatura de una reacción significa un aumento de la velocidad de sus partículas, su energía cinética, de los choques eficaces (de donde surge cada reacción química) y en conclusión de la velocidad de reacción.

El aumento de velocidad con la temperatura se reduce a la ecuación de Arrhenius.

También tendremos en cuenta a los catalizadores; sustancias que incrementan la velocidad de las reacciones sin consumirse en ellas, esto se debe a que facilita que los reactivos se transformen en productos por un mecanismo distinto al de la reacción no catalizada. La energía de activación del proceso catalizado es menor que la energía de activación de la reacción no catalizada lo que se traduce en un aumento de velocidad de reacción cuando esta posee catalizador.

4-MÉTODO EXPERIMENTAL:

1. Efecto de la concentración sobre la velocidad de reacción

Los ensayos se harán a temperatura ambiente en dos matraces Erlenmeyer y con exceso de ión yodato para observar el final de la reacción.

	Erlenmeyer 1	Erlenmeyer 2
Experiencia 1 (repetir 3 veces)	-10ml,disolución yodato 0,150M -25ml,agua	-10ml,disolución hidrogeno sulfito 0,020M -5ml de disolución de almidón 2%
Experiencia 2 (repetir 3 veces)	-7ml,disolución yodato 0,150M -28ml,agua	-10ml,disolución hidrogeno sulfito 0,020M -5ml de disolución de almidón 2%
Experiencia 3 (repetir 3 veces)	-5ml,disolución yodato 0,150M -30ml,agua	-10ml,disolución hidrogeno sulfito 0,020M -5ml de disolución de almidón 2%

En cada experiencia se vierte la disolución del Erlenmeyer 2 sobre la del 1 activando el cronómetro instantes después, agitar con una varilla y detener el cronómetro cuando el contenido del matraz sea azul muy oscuro.

Anotar el tiempo de reacción transcurrido en cada uno de los casos.

2. Efecto de la temperatura sobre la velocidad de reacción

	Erlenmeyer 1	Erlenmeyer 2
Experiencia 4	-10ml,disolución yodato 0.150M -25ml,agua	-10ml,disolución hidrogeno sulfito 0,020M -5ml de disolución de almidón 2%

Para esta experiencia los matraces se introducirán en un refrigerador hasta que la temperatura de ambas disoluciones se encuentre entre los 5-10 grados centígrados.

Después se procederá a seguir los mismos pasos que en las experiencias anteriores

3. Efecto de los catalizadores (experiencia 6)

Se repetirá el ensayo de la experiencia 1 pero añadiremos 6 gotas de nitrato de cobre (II)

5-CÁLCULOS Y CUESTIONES

1.- EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN SOBRE LA VELOCIDAD DE REACCIÓN.

B.- Haciendo uso de los tiempos de reacción y suponiendo una cinética de la forma , determinar el orden parcial de reacción para el yodato.

v1/v2	v1/v3	Cálculos para determinar el orden de reacción
1,43	1,83	mlog((IO3-)1/(IO3-)2)=log1,43 m=log1,43/log1,42=1,02
		Mlog((IO3-)1/(IO3-)3)=log 1,83 m=log 1,83/log2=0,88
Ley cinética y orden global de reacción:Orden 4 =>v =k(IO3-)^1(HSO3-)^3

2.- EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LA VELOCIDAD DE REACCIÓN.

B.- Explicar que influencia tiene la temperatura sobre la velocidad de reacción. Razone la respuesta.

Al aumentar la temperatura aumenta la velocidad de reacción y al contrario la disminución de temperatura provoca una disminución de la velocidad de reacción.

C.- Calcular la energía de activación utilizando los datos cinéticos de las experiencias 1 y 4. Detalle todos los pasos necesarios.

Ecuación general de Arrhenius	K=Ae^(-Ea/RT)
Ec. que relaciona la Ea con dos temperaturas	Ln(k1/k2)=Ea/R((1/T1)-(1/T2))
Expresión que relaciona k1/k2 con los tiempos de reacción	K1/k2=t2/t1
Cálculos para obtener Ea	Ln(t2/t1)= Ea/R((1/T1)-(1/T2)); Ea=2,94*10^-5

3.- EFECTO DE LOS CATALIZADORES

B.- Explicar qué influencia ejerce el ión cobre (II) sobre la velocidad de reacción de los ensayos realizados.

El catalizador Cu (No3)2 aumenta la velocidad con la que se lleva a cabo la reacción, sin modificar nada más en la reacción.

6-POSIBLES ERRORES:

Los errores podrían encontrase si se hubiera apuntado un tiempo erróneo tomado por el cronometro al no haber mezclado las cantidades indicadas de compuesto en cada disolución.

También podrían encontrase errores si se hubiesen realizado mal los cálculos o elegido mal las unidades de medida.

7-CONCLUSIONES:

-La velocidad cambia según lo hacen las concentraciones de reactivos y productos, la temperatura y la aparición de un catalizador.