CINÉTICA QUÍMICA DETERMINACIÓN DEL ORDEN DE · PDF fileredox entre los...

Prctica2.CinticaQumica. II1
PRCTICA2
CINTICAQUMICA
DETERMINACINDELORDENDEREACCINYENERGADEACTIVACIN
En esta experiencia comprobaremos la influencia de la concentracin de los reactivos, de la
temperatura,ydelapresenciadeuncatalizador,enlavelocidaddeunareaccinqumica.
FUNDAMENTODELAPRCTICA
La velocidad de una reaccin qumica aumenta con la concentracin de los reactivos, con la
temperatura y con lapresenciadeun catalizador.Vamosa comprobarestosefectos sobre la reaccin
redoxentrelosionesyodato,IO3,ylosioneshidrgenosulfito,HSO3endisolucinacuosa.Lareaccin
ajustadaes:
IO3(ac)+3HSO3(ac) 3SO42(ac)+3H+(ac)+I(ac)
Paraobservarelfinaldelareaccin,seponeunexcesodeyodatoyseaadeunpocodealmidn.
As,cuandoseagotanlosioneshidrgenosulfito,tienelugarlareaccinredoxsiguiente:
5I(ac)+IO3(ac)+6H+(ac) 3H2O(l)+3I2(ac)
Elyodo, I2, liberadoenesteprocesoproduce inmediatamente conelalmidnun intenso color
azul,queindicarelfinaldelareaccinprincipal.
MATERIALYREACTIVOS
Material Reactivos
1probeta
4matraceserlenmeyerde100mL
PipetasPasteur(cuentagotas)
Varilladevidrio
1cronmetroy1termmetro
Yodatodepotasio0,150M,KIO3(ac)
Hidrgenosulfitodesdio0,020M,NaHSO3(ac)
Disolucindealmidnal2%
Nitratodecobre(II)0,02M
Agua

MTODOEXPERIMENTAL
1.EFECTODELACONCENTRACINSOBRELAVELOCIDADDEREACCIN.
1.1.Experimentosatemperaturaambiente
Realizaremos una serie de ensayos, a temperatura ambiente, trabajando con exceso de in
yodatoparaobservarel finalde lareaccin.Enestasexperiencias,modificaremos lacantidadde IO3y
estudiaremoscmoafectaestavariacinaltiempodereaccin.
Experiencia1(repetirtresveces):
Preparardosmatraceserlenmeyerlimpiosyaadirlassiguientescantidades:
[e1]:2mLdeunadisolucindeyodato0,150My,acontinuacin,5mLdeagua.Agitar.
[e2]:2mLdeladisolucindehidrgenosulfito0,020My1mLdeladisolucindealmidnal2%.Agitar.
Medirlatemperaturadeambasdisoluciones,antesdemezclarlas,yanotarelresultado.
Verter,rpidamente, ladisolucinconHSO3sobreelerlenmeyerquecontiene ladisolucinde IO3y
conectarelcronmetro.Agitar,conunavarillayobservaratentamenteladisolucinhastaqueaparezca
elcolorazul.
Detenerelcronmetrocuandoelcontenidodelmatrazsevuelvaazulmuyoscuro.Anotareltiempode
reaccintranscurrido.
Lavarelmaterial y repetir,dosvecesms, lamismaexperiencia.Anotaren cada casoel tiempode
reaccin.
Endosmatraceserlenmeyeraadir lascantidadesque se indicanacontinuaciny repetir, tres
veces,laoperacinanterior:
[e1]:1,5mLdeunadisolucindeyodato0,150My,acontinuacin,5,5mLdeagua.Agitar.
Anotareltiempodereaccintranscurrido.
Endosmatraceserlenmeyeraadir lascantidadesque se indicanacontinuaciny repetir, tres
veces,laoperacinanterior:
Anotareltiempodereaccintranscurrido.

2.EFECTODELATEMPERATURASOBRELAVELOCIDADDEREACCIN.
Experiencia4:
Preparardosmatraceserlenmeyerlimpiosyaadirlassiguientescantidades:
[e2]:2mLdeladisolucindehidrgenosulfito0,020My1mLdeLadisolucindealmidnal2%.Agitar.
Prepararunbaodehielopicadoeintroducirlosdoserlenmeyer.
Cuando la temperatura de ambas disoluciones se encuentre entre 5 y 10 C, anotar la temperatura
exactaquemarcaeltermmetro.Verter,rpidamente, ladisolucinconHSO3sobreelerlenmeyerque
contieneladisolucindeIO3yconectarelcronmetro.
Agitaryobservaratentamente ladisolucinhastaqueaparezcael colorazul.Detenerel cronmetro
cuandoelcontenidodelmatrazsevuelvaazulmuyoscuro.
3.EFECTODELOSCATALIZADORES
Experiencia5:
Repetir el ensayo de la experiencia 1mezclando las disoluciones a temperatura ambiente y
aadiendo6gotasdedisolucindenitratodecobre(II)0,02M.Anotareltiempodereaccintranscurrido
enlaexperiencia.

Nmerodemesa:
APELLIDOS:_______________________________NOMBRE:___________
1.EFECTODELACONCENTRACINSOBRELAVELOCIDADDEREACCIN.
A.Escribirlareaccinqumicaajustadaycompletarelsiguientecuadro:
[HSO3]1,mol/L:
Exp. t1(s) t2(s) t3(s) tmedio(s) T(C) [IO3]1,mol/L
t
HSOvo
][
31 3
= mol/L.s
1 v1=
2 v2=
3 v3=
1:Paracalcularlasconcentracionesenmol/Lhayquetenerencuentaelvolumentotaldeladisolucindespusdehabermezcladoloscuatrocomponentes.Detalleenunahojaaparteelclculodelasconcentraciones.B. Haciendo uso de los tiempos de reaccin y suponiendo una cintica de la forma
,determinarelordenparcialdereaccinparaelyodato.333 ][][= HSOIOkv m
v1/v2 v1/v3 Clculosparadeterminarelordendereaccin
Leycinticayordenglobaldereaccin:
2.EFECTODELATEMPERATURASOBRELAVELOCIDADDEREACCIN.
A.Completeelsiguientecuadroconlosdatosobtenidosenlaexperiencia4ycomprelosconlosdela
prueba1realizadapreviamente.
Exp. T(C) t1(s) t2(s) t3(s) tmedio(s) [IO3][HSO3]t
HSOvo
][
31 3
= mol/L.s
1
4

B.Explicarqueinfluenciatienelatemperaturasobrelavelocidaddereaccin.Razonelarespuesta.
C.Calcularlaenergadeactivacinutilizandolosdatoscinticosdelasexperiencias1y4.Detalletodos
lospasosnecesarios.
EcuacingeneraldeArrhenius
Ec.querelacionalaEacondostemperaturas
Expresinquerelacionak1/k2conlostiemposdereaccin
ClculosparaobtenerEa
3.EFECTODELOSCATALIZADORES
A.Completeelsiguientecuadro:
Exp. Catalizador t1(s) t2(s) t3(s) tmedio(s) [IO3][HSO3]t
HSOvo
][
31 3
= mol/L.s
1
5
B. Explicar qu influencia ejerce el in cobre (II) sobre la velocidad de reaccin de los ensayos
realizados.

FUNDAMENTOTERICO
Lavelocidaddeunareaccinqumicaseexpresaentrminosdeladesaparicindelosreactivosy
de laaparicinde losproductos.Todareaccinqumicasurgedelnmerodechoqueseficacesentre las
partculas(molculas,iones,..)delassustanciasreaccionantes.Estenmeroesproporcionalalacantidad
departculasqueseencuentranendisolucin(concentracin).
Paraunareaccindeltipo:
2A+B4C+D
Lavelocidadmediadelareaccinsepuedeexpresarcomo:
tB
tA
tC
tD
reaccinladeVelocidad
=
=
=
=][
21][
41][
El signo negativo est presente porque los reactivosA y B se consumen durante la reaccin y la
velocidades siempreuna cantidadpositiva.Sien la reaccinanterior la concentracindeBesmuyalta
respecto a la deA, podemos considerar que la [B] permanece prcticamente constante durante toda la
reacciny,lavelocidaddependerdelavariacindelaconcentracindeArespectodeltiempo.
El estudiode la variacinde las concentraciones en funcindel tiempo enuna reaccinpermite
deducirunaexpresinmatemticaquerelaciona lavelocidadde lareaccincon lasconcentracionesde los
reactivos.Aestaexpresinselellamaleydiferencialdevelocidad.Paralareaccinanteriorvendradadapor:
nm BAkdt
Adv ][][
][==
En la que k es una constante caracterstica de cada reaccin y los exponentesm y n son coeficientes
numricos.AmynselesllamaordendelareaccinconrespectoaAyB,respectivamente,yakconstante
especfica de velocidad. La suma de los exponentes da el orden general de la reaccin. El valor de los
exponentes m y n se determina demanera experimental y, en ningn caso, se puede deducir de los
coeficientesestequiomtricos.
Por otra parte, un cambio en la temperatura de la reaccin se traduce en un incremento de la
velocidaddesuspartculas,desuenergacintica,deloschoqueseficacesy,enconsecuencia,delavelocidad
dereaccin.Engeneral,lavelocidaddeunareaccinseduplicaporcada10Cdeaumentodetemperatura.
En1988,elqumicosuecoSvanteArrheniusobservque,paracasi todas lasreacciones,elaumentode la
velocidadconlatemperaturaobedecealasiguienteexpresin:
RTEa
Aek
=
EstaecuacinseconocecomolaecuacindeArrheniusdondekeslaconstantedevelocidad,Rlaconstante
delosgases(8,314J/molK)yTlatemperaturaabsoluta.EltrminoEaes laenergadeactivacinquees la
energamnimaquehandetenerlasmolculasencolisinparaquelareaccintengalugar.ElvalordeEaes
caractersticodecadareaccinparticular.EltrminoAesunaconstantedenominadafactordefrecuenciay

est relacionadocon la frecuenciade lascolisionesy laprobabilidaddequeestas tenganunaorientacin
favorableparalareaccin.Tomandologaritmos,
ARTE
K a lnln +=
Estaexpresintambinpuedeutilizarseparadeterminar laEasiseconoce laconstantedevelocidadados
temperaturas.
ARTE
K a lnln1
1 += y ARTE
K a lnln2
2 +=
Restandoysimplificandoseobtiene:
=
122
1 11lnTTR
EKK a
Lavelocidaddelasreaccionesqumicasnosloseveafectadaporlaconcentracindereactivosyporla
temperaturasinotambinporlapresenciadecatalizadores.Uncatalizadoresunasustanciaqueincrementa
lavelocidaddeunareaccinsinconsumirsedurantelamisma.Elhechodequeuncatalizadoraumentela
velocidaddereaccinsedebeaquefacilitaquelosreactivossetransformenenproductosporunmecanismo
distintoalde la reaccinnocatalizada.LaEadelprocesocatalizadoesmenorque laEade la reaccinno
catalizada. En la Figura se representa e

CINÉTICA QUÍMICA DETERMINACIÓN DEL ORDEN DE · PDF fileredox entre los...

Documents

Transcript of CINÉTICA QUÍMICA DETERMINACIÓN DEL ORDEN DE · PDF fileredox entre los...