DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA VIDA Y LA AGRICULTURACARRERA DE INGENIERA EN BIOTECNOLOGA1. Datos InformativosN Grupo: 2NRC: 1624Fecha de Realizacin: 2015/02/25Fecha de Entrega: 2015/03/042. Tema Velocidad de Reaccin: Factores que la modifican3. Objetivos Verificar la dependencia de la velocidad de una reaccin con: a) la concentracinb) la superficie de contactoc) la presencia de catalizadores.

4. Marco Terico

Fuente: Riao, N. (2007). Qumica Analtica Bsica. Colombia. Editorial Universidad de Caldas. (Riao, 2007)

Fuente: Gismondi, y otros. (2006). Principios de Qumica. Argentina. Editorial Mxica Panamericana.

5. Materiales y ReactivosMateriales

Trozo de Carne

Vasos de precipitado

Gradillas con tubos de ensayo.

(Torres, 2010)(Snchez, 2011)(Lpez, 2010)

Pipeta Pera de succinCronmetro

(Rodrguez, 2012) (Gonzlez, 2009)(Fernndez, 2002)

EsptulaFsforos

(Ramrez, 2002)(Lara, 2011)

ReactivosEstado de AgregacinPunto de Fusin (C)Punto de Ebullicin (C)Densidad (g/cm3)Apariencia/ColorPeligros/ Precauciones

Carbonato de SodioSlido85116002,54BlancoEl Carbonato de sodio no se encuentra registrado como residuo peligroso bajo 40 CFR 261.

cido ClorhdricoLquido-26481,12IncoloroNo es inflamable, sin embargo se generan vapores txicos e irritantes cuando se calienta.

cido NtricoLquido-41,61212,2IncoloroPuede generar xidos de nitrgeno, muy txicos, cuando se calienta.

CobreSlido108325958,96AmarillentoEl cobre es un elemento qumico de aspecto metlico, rojizo y pertenece al grupo de los metales de transicin.

Agua OxigenadaLquido-11501,4IncoloroOxidante fuerte, corrosivo. Al contacto con otro material puede causar fuego.

Dixido de manganesoSlido53519625,03NegroContacto con otro material puede causar fuego. Si se ingiere o se inhala, afecta pulmones, sistema nervioso central, la sangre y los riones.

Fuente: Tojo, G. (2005). Ingeniera de las reacciones Qumicas. Espaa. Editorial Revert.

6. Procedimiento

Procedimiento A. Coloque aproximadamente 0,2 g de carbonato de sodio (no hace falta pesar, lo que d en la punta de la esptula) en un tubo de ensayo. Agregue al mismo tiempo 2mL de cido clorhdrico 0,5M, midiendo el tiempo que emplea el carbonato de sodio en reaccionar (eso significa cuando acaba de burbujear el anhdrido carbnico). Repita el experimento otras dos veces, agregando 2 mL de solucin de cido clorhdrico 1M y 2M respectivamente. Procedimiento B. Coloque aproximadamente 0,1g de cobre en lmina y la misma cantidad de viruta. Coloque la lmina de cobre en un tubo de ensayo y agregue 1mL de solucin de cido ntrico 4M, tape con papel aluminio el tubo. Con el cronmetro mida el tiempo que emplea la lmina en consumirse totalmente. Coloque el segundo tubo 0,1g de cobre en viruta. Agregue al mismo 1mL de solucin de cido clorhdrico 4M. Tambin en este caso mida con el cronmetro el tiempo que tarda el cobre en consumirse. Procedimiento C. Vierta la misma cantidad de agua oxigenada, aproximadamente 20 mL en los 3 vasos de precipitados. En uno de los vasos de precipitados agregue unos pocos miligramos de MnO2; en el otro el trocito de carne, sirviendo el tercer vaso de precipitados como testigo. Acerque un fsforo encendido a la superficie de los vasos. Qu ocurre y por qu? Investigue y conteste: Qu catalizador biolgico produce la reaccin en el vaso de precipitados que contiene el trocito de carne?

7. Tabla de Datos

PARTE A:TUBOCONCENTRACINTIEMPO

10,5M45 s

21M21 s

32M20 s

PARTE B:TUBOCu + HNO3TIEMPO

1HNO3 en Lmina12,2 s

2HNO3 en Viruta15,93 s

8. Reacciones y Clculos

ReaccionesParte Acarbonato de sodio + cido clorhdrico Cloruro de sodio + Dixido de carbono + Agua Reaccin InicaNa+1 2 (CO3)-2 + H+1 Cl-1 Na+1 Cl-1 + C+4 O-2 2 + H+1 2O-2 Reaccin MolecularNa2CO3 + 2HCl 2NaCl + CO2 + H2OParte Bcido clorhidrico + cido ntrico + Cobre xido de nitrgeno + Cloruro cuproso + Agua Reaccin InicaH+1 Cl-1+ H+1 N+5 O-2 3+ Cu0 N-2 O+2+ Cu+1 Cl-1 2+ H+1 2 O-2 Reaccin MolecularHCl(aq) + HNO3(aq) + Cu(s) NO(g) + CuCl2(aq) + H2O(l)Parte C

Reaccin Molecular. Catalizador (xido de Manganeso)

MnO2

2H2O2 2H2O + O2

Reaccin MolecularEnzimas

2H2O2 2H2O + O2

ClculosDatosOperaciones

H 1 Cl 35.35O 16 N 14 2.73g HCl

1.82g HCl

3.64g HCl

3708g HNO3

21087g HCl

Velocidades de reaccin :

Parte A

V = = = 0.01V = = = 0.048 V = = = 0.1

Parte B

Cu (en lmina) + HNO3

V = = = 0.33

Cu (en viruta) + HNO3

V = = = 0.25

9. Tabla de resultadosTABLAS DE RESULTADOS OBTENIDOSParte A: En esta seccin los cambios de la velocidad se deben a los cambios de concentracin (en este caso de cido clorhdrico), por lo tanto se detallar lo observado en el cuadro a continuacin.TuboReaccinOBSERVACIONES

1La reaccin se produce de manera casi instantnea; apenas es colocado el cido clorhdrico, empieza el burbujeo que cesa tras transcurrir 45 segundos, siendo entonces la velocidad de reaccin de 0.01 M/s.

2Al aumentar en 0.5 la concentracin del cido clorhdrico, la velocidad de reaccin fue mayor, cesando el burbujeo al transcurrir 21 segundos, obtenindose una velocidad de reaccin de 0.048 M/s

3 Al aadir cido clorhdrico con una concentracin an mayor, el choque entre molculas se da con mayor facilidad y por lo tanto la velocidad se incrementa. En este caso el tiempo de burbujeo fue casi el doble, llegando a los 20 segundos, y la velocidad de reaccin obtenida fue de 0.1 M/s

Ecuacin

Las velocidades de reaccin aumentan cuando se incrementan las concentraciones de las molculas de los reactivos; a mayor concentracin hay ms colisiones y por lo tanto ms eventos de reaccin (mayor velocidad).Parte B: En esta parte del experimento, los cambios en la velocidad se vieron afectados debido a las superficies en contacto como detallaremos a continuacin.TuboReaccinOBSERVACIONES

1La reaccin se tom ms tiempo en producirse, tardndose 0.33 M/s, debido a que no existe suficiente superficie de contacto entre la viruta y el

2La reaccin para que el cobre se consuma se dio en menos tiempo que con la viruta, siendo este de 0.25 M/s. Esto se debe a que la superficie de contacto entre reactivos es mayor.

Ecuacin

A mayor superficie de contacto, la reaccin ser mucho ms rpida justamente por ese motivo (habr mucho mayor contacto de las molculas, iones, etc).Si se aumenta la superficie de contacto se aumenta la rapidez de la reaccin. Parte C: En la ltima parte de la prctica, la velocidad de reaccin se vio afectada por catalizadores que provocaban mayor o menor desprendimiento de oxgeno, como mencionaremos a continuacin.VasoReaccinObservacin

1Existe bastante desprendimiento de O2; la reaccin es ms rpida en comparacin con el vaso 2 y 3.

2Hay un moderado desprendimiento de O2, la reaccin es ms rpida que en el vaso 3 y ms lenta que en el 1

3El desprendimiento de O2 se da, pero de manera casi imperceptible debido a la ausencia de catalizador, por lo tanto la reaccin es ms lenta.

Los catalizadores son capaces de modificar la velocidad de una reaccin sin necesidad de provocar algn cambio en los productos de la misma. Permiten que la reaccin siga una nueva ruta que tiene energa de activacin inferior que la ruta original. Debido a esto, ms colisiones tienen energa suficiente para que se efecte la reaccin, hacindola ms rpida.

10. Anlisis y discusin

En el procedimiento A ocurri la misma reaccin, pero segn el tiempo que demor en reaccionar el cido clorhdrico con el carbonato de sodio, se puede determinar que la velocidad de reaccin vara. As como menciona (Gennaro, 2003) que esto se debe al desprendimiento de CO2 lo cual es provocado por la reaccin del el cido y la sal formndose cloruro de sodio y bicarbonato de sodio.En base a los datos se puede deducir que la concentracin de los reactivos y la velocidad se relacionan directamente, por lo que se pudo constatar en el laboratorio que a medida que la [HCl] aumenta, la reaccin se da ms rpidamente. Ya que la ley de velocidad est determinada por:

As como en el procedimiento B que se pudo observar que los tiempos de reaccin en cada caso son diferentes, esto se puede atribuir a que en uno de los tubos la superficie de contacto del Cu en viruta es mayor en relacin a la otra que est en lmina, gracias a ello aumenta la posibilidad de choques efectivos generando por ende una mayor velocidad de reaccin.

El tiempo que vara de acuerdo a las concentraciones que se utilizaron en el laboratorio se debe a las diferentes cantidades que se tiene en los reactivos, al usar una concentracin de 1 M obtuvimos un tiempo determinado pero al usar una concentracin de 2 M de cido clorhdrico el tiempo vari. Segn (Eduardo, 2009) la velocidad es directamente proporcional con la concentracin, es decir que si es que se tiene una concentracin doble a la inicial, la velocidad consecuentemente ser doble de igual manera, provocando que los tiempos cambien respectivamente.Adems se verifico que los catalizadores biolgicos son mucho ms lentos que los catalizadores qumicos. Segn (Pacheco, 2004)esto se debe a que los catalizadores biolgicos actan de una manera que proporciona pureza a la reaccin mientras que los catalizadores biolgicos tienen tiempo de vida ms corto y no proporcionan pureza a la reaccin.Para lo cual se pudo afirmar en el laboratorio, mediante el procedimiento C,

1. En el vaso que contena el MnO2 como catalizador, se pudo observar claramente que la reaccin de descomposicin del agua oxigenada fue ms rpida que las otras dos, esto se identific ya que el agua oxigenada dej de burbujear denotando la liberacin del O2 la cual tard aproximadamente 252 segundos.

1. En el segundo vaso que contena la carne, se observ que la descomposicin del agua oxigenada fue ms lenta que la del primer vaso pero mayor que la del tercero, esto de igual forma se pudo identificar ya que el agua dej de burbujear pero se demor un tiempo ms largo.

1. El tercer vaso se encontraba sin catalizador es por ello que la descomposicin del perxido de oxgeno fue lenta en comparacin a los casos anteriores.

Por lo tanto la expresin de la ley de velocidad para la descomposicin del perxido de hidrgeno est dada por:

11. ConclusionesMediante la realizacin de la prctica se pudo concluir que cuando existe una mayor concentracin en cuanto a los reactivos el tiempo de duracin de colisiones es menor, lo cual hace que exista una relacin directamente proporcional entre la concentracin de los reactivos y la velocidad de reaccin, as que todo depende de la cantidad de concentracin del reactivo.Al realizar la practica en lo que es la superficie de contacto se deduce que al tener un reactivo solido si existe una mayor rea existir tambin una mayor velocidad, al tener el soluto y el solvente en un mayor contacto la reaccin evidenciada ser mucho ms rpida que el caso contrario.Al momento que se aadi un catalizador a la sustancia se pudo ver que la reaccion con fue mucho ms velos que la realizada en presencia de enzimas llegando asi a la conclusin que el catalizador biolgico produce una reaccion mas lenta respecto al otro.

12. Cuestionario Qu catalizador biolgico produce la reaccin en el vaso de precipitados que contiene el trocito de carne?La sangre contiene una enzima que acta como uncatalizador biolgico, acelerando la reaccin de descomposicin del agua oxigenada. Como muchas de las bacterias patgenas sonanaerobias(no pueden vivir con oxgeno), mueren en la espuma blanca rica en oxgeno que se produce cuando la sangre acta sobre el agua oxigenada. (Daz, 2008).

El trozo de carne posee sangre congelada, al colocarla en el tubo de ensayo, la sangre presente en el trozo de carne se libera entrando en contacto con el perxido de hidrogeno. La sangre contiene una enzima que acta como catalizador biolgico, esta enzima se denomina catalasa, la cual descompone el Perxido de Hidrogeno rpidamente, producindose oxgeno, el cual es identificable al acercar un fosforo a la mezcla (Daz, 2008).

0. Indique por lo menos 2 formas de determinar experimentalmente la velocidad de la reaccin de la parte A.

En los mtodos qumicos de clculo de velocidad de reaccin se debe separar una cantidad de sustancia del reactor. Como caracterstica para el clculo de la velocidad de reaccin se requiere que los mtodos sean rpidos en relacin a la reaccin analizada sino la reaccin culminar antes de que el proceso se realice (Gmez, 2009).

Dentro de los mtodos se encuentra: Mtodos Qumicos: Anlisis fuera del reactor Mtodos Fsicos: Anlisis dentro del reactor

1. Prdidas de presin en reacciones gaseosas

Si la constante de velocidad viene expresada en unidades de presin:

Si la constante de velocidad viene expresada en unidades de concentracin:

1. Mtodos dilatomtricos. Cambio en el Volumen

1. Mtodos pticosPolarimetra. Cambio en la polaridad.2. Refractometra. Cambio en el ndice de refraccin.2. Colorimetra. Cambio en el color.2. Espectrofotometra. Variaciones en el espectro de luz.

1. Mtodos ElctricosConductimetra. Cambio en la conductividad.3. Potenciometra. Cambio en la potencia.3. Polarografa. Cambio en la polaridad

0. En aquellas reacciones en las que estn presentes reactivos gaseosos, de qu manera afecta la variacin de la presin a la velocidad de la reaccin?

En cuanto a la presencia de reactivos gaseosos se puede observar que debido a la ley de los gases que , al momento de despejar los trminos con el objetivo que nos quede el valor de la concentracin. ; siendo la concentracin proporcional a la presin.Se sabe que la concentracin es directamente proporcional a la velocidad de reaccin debido a esto si existe un aumento de presin existe un aumento de velocidad. (Atkins & Jones , 2006)

0. Qu es un catalizador y cmo acta?Un catalizador es aquella sustancia capaz de aumentar la velocidad de reaccin. El catalizador modifica el camino de la reaccin, es decir la cintica sin intervenir en la termodinmica de la reaccin.

0. Cmo se denominan en general los catalizadores biolgicos, escriba algunos ejemplos? Los catalizadores biolgicos son tambin llamados biocatalizadores que son las protenas la funcin que estos biocatalizadores realizan es acelerar o reducir la energa de activacin en una reaccin qumica sin ser esta alterada o destruida. Entre los ejemplos de biocatalizadores estn: oxidoreductorasas, quipsinas, liasas, isomerasas, etc. (Audesirk, Audesirk, & Byers, 2003)

0. Investigue y conteste: Qu catalizador biolgico produce la reaccin en el vaso de precipitados que contiene el trocito de carne?

La carne presenta la enzima llamada Catalasa, esta enzima es un catalizador biolgico que acelera la reaccin de descomposicin del perxido de hidrogeno desprendiendo oxgeno, por lo tanto aumentar la velocidad de la reaccin y el tiempo de reaccin ser ms corto en comparacin al vaso de perxido de hidrogeno que no presenta ningn catalizador. 13. Bibliografa BibliografaAndrs, D. M., Antn, J. L., & Barrio, J. (2008). Fsica y Qumica 1 de Bachillerato. Barcelona: Editex.Atkins , P. W., & Jones , L. (2006). Principios de qumica: los caminos del descubrimiento. Buenos Aires : Mdica Panamericana .Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. (2003). Biologa: la vida en la tierra. Pearson Educacin.Daz, M. (4 de Agosto de 2008). Blogspot. Obtenido de Fq-experimentos. Experimentos caseros de Fsica y Qumica: http://fq-experimentos.blogspot.comEduardo, M. (2009). Qumica 1. CENGAGE.Gennaro, A. (2003). Remington Farmacia, Volume 1. Mdica Panamericana.Gismondi , M., Finlinger, E., Ms, E., Mendez, M., Rondimone, S., & Rossi, R. (2006). Principios de Qumica. Argentina: Editorial Mxica Panamericana S.A.Pacheco, D. (2004). Bioqumica mdica. Mxico DF: LIMUSA: S.A.Riao, N. (2007). Fundamentos de Qumica analtica bsica. Manizales: Editorial Universidad de Caldas.Tojo, G. (2005). Ingeniera de las reacciones qumicas. Espaa: Editorial Revert.

14. Anexos

Reaccin: H2O2 + Carne

Reaccin: H2O2 + MnO2

Tubo 1: HCl [2M] + NaCO3 Tubo 2: HCl [1M] + NaCO3 Tubo 3: HCl [0.5M] + NaCO3 Tubo 4: Liminilla de Cobre en cido Ntrico

2