5/9/2018 CINETICA QUIMICA - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/cinetica-quimica-559ca0f74e7b9 1/17
CINETICA QUIMICA
RESUMEN
En la presente práctica experimental se emplearan mediciones de magnitudes físiccomo temperatura, tiempo y volumen seguidamente registraremos datos para luehacer cálculos posteriores, como por ejemplo las concentraciones, para luego calcular
constante “K” y el valor del orden que es “n”Utilizaremos los siguientes datos obtenidos a una T=12.5ºCPara la reacción:
2)(222 22 OO H O H l
I + →
−
Los resultados obtenidos son:
K
=
1737.1
4
n=
13.8
Por tanto el modelo matemático para la velocidad de reacción del
22O H
es:
3.95.4
22 ][*][*14.1737 KI O H =ν
CINETICA QUIMICA
1.- INTRODUCCIÓN.-
5/9/2018 CINETICA QUIMICA - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/cinetica-quimica-559ca0f74e7b9 2/17
En el estudio de la velocidad de las reacciones químicas es uno de los problemas mfrecuentes en el proceso industrial; muchos investigadores han afirmado que reacciones químicas que ocurren se deben fundamentalmente a las concentraciones cque cada compuesto participa dentro de ella.
En 1864, Gulberg y Waage hallaron la relación entre la velocidad de reacción y concentraciones de las sustancias reaccionantes, que les sirviera tres años más tar
para deducir la “ley de Acción de Masas”, por consideraciones cinéticas.
Posteriormente, otros investigadores afirmaron que la velocidad de reacción, al margde depender de las concentraciones, también está influenciada por diversos factoretales como, la temperatura, la velocidad de agitación, estado físico de las sustancreaccionantes, de la granulometría o tamaño de partículas, de la presencia catalizadores, etc.
Es por esta razón, que desde el inicio de una reacción química se deben considerar comel movimiento de iones o moléculas en un determinado lapso de tiempo. Ademdebemos pensar que este movimiento de iones o moléculas se da, gracias a que todlas sustancias llevan consigo almacenada una cierta cantidad de energía internaenergía cinética.
2. OBJETIVOS.
➢ Estudiar la velocidad de descomposición del peróxido de hidrogeno mediante catalizador de iones ioduro I-1 para determinar una ecuación cinética.
➢ Analizar la información desde el punto de vista cinético, empleando el método van hooft para determinar la constante de velocidad específica y el orden dereacción.
3. FUNDAMENTO TEÓRICO.
La cinética química tiene por objeto predecir la velocidad de las reacciones químicasdescribir el curso de las mismas; es decir, estudia la menor o mayor rapidez con que transforma una sustancia reaccionante o bien la rapidez con que se produce uno de lproductos de la reacción. Esta transformación, queda expresada por la velocidad de
reacción.
La velocidad de la reacción, es el numero de moles de uno de los reactantes transformara en producto por unidad de tiempo; también se puede definir comorelación de la variación de la concentración que experimenta la sustancia entre tiempo requerido para ello.
La velocidad de una reacción se expresa por una ecuación cinética que agrupa a lfactores de concentración, la constante de velocidad especifica, el orden de la reacciónuna temperatura constante y la cual tiene la forma general siguiente:
5/9/2018 CINETICA QUIMICA - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/cinetica-quimica-559ca0f74e7b9 3/17
Velocidad dereaccion=Ctte.de Vel.Especifica×Funcion de conc.de reaccionantes
Si consideramos, la siguiente ecuación hipotética que representa a una reacción:
A+B→Productos
Y suponemos que la reacción es controlada observando la transformación de la sustanA, la ecuación cinética podemos escribir como:
-dcdt=kcn
En la que la concentración de la sustancia, aparece elevado a una potencia n qrepresenta el orden de la reacción.
Es muy importante estudiar experimentalmente como se halla influenciada la velocidde una reacción por la concentración de las sustancias reaccionantes, que es lo que llama orden de la reacción. Por lo general, el orden de una reacción est6a dado por
suma de los exponentes de las concentraciones que figuran en la expresión develocidad de reacción.
De tal modo, que existen reacciones de primer, segundo, tercer, etc. Orden.
Los factores que afectan la velocidad de una reacción son principalmente, la naturaley concentración de las sustancias reaccionantes, la temperatura, el tamaño de partículas y los catalizadores.
En la presente practica experimental se analiza la descomposición del peróxido hidrogeno en presencia del catalizador yoduro a temperatura constante y se conside
además que la reacción es homogénea.
La ecuación cinética de la descomposición de peróxido de hidrogeno considera siguiente expresión:
-dH2O2dt=k×[ H2O2]αI-1β
Donde: la suma de los exponentes α y β es el orden global de la reacción dedescomposición y el problema consiste en determinar estos valores.(2)
5/9/2018 CINETICA QUIMICA - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/cinetica-quimica-559ca0f74e7b9 4/17
4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.- Materiales:
– una bureta sin llave de paso
– termómetro
– manguera
– Matraz de succión
– Tapón de goma
– matraz de precipitado
– Soporte universal
Reactantes
- peróxido de hidrogeno
- ioduro de potasio
- agua destilada
Pasos a seguir
– Se debe hacer una conexión entre el matraz de succión y la bureta. – La bureta debe estar llena de agua esto se logra absorbiendo el aire a través de
manguera. – Se debe introducir al matraz el ioduro, el agua y por último el peróxido en e
orden. – Después se harán mediciones de volumen del oxigeno desprendido ya que
reacción será: –
H2O2→I-1H2O+ O2
La figura 1 muestra cómo debe verse nuestro montaje experimental:
5/9/2018 CINETICA QUIMICA - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/cinetica-quimica-559ca0f74e7b9 5/17
5.- DATOS Y RESULTADOS.-Datos experimentales:Para el primer caso:Para el segundo caso:
tiempose
g
V
0 0
10 0,0017
20 0,0027
30 0,0035
40 0,0048
50 0,006
60 0,0079
70 0,0091
Para el tercer caso:
tiemposeg V
0 0
15 0,002
30 0,0045
45 0,0085
60 0,0125
75 0,0185
90 0,0225
105 0,0245
120 0,0265
135 0,0325
150 0,0355
tiempose
g
V
0 0
15 0,0024
30 0,0033
45 0,0045
60 0,0061
75 0,0089
90 0,0114
105 0,0132
120 0,015
135 0,0159
150 0,0168
165 0,017
5/9/2018 CINETICA QUIMICA - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/cinetica-quimica-559ca0f74e7b9 6/17
165 0,0385
Utilizaremos los siguientes datos obtenidos a una T=12.5ºCLos resultados obtenidos son:
K =
1737.14
n=
13.8
Por tanto el modelo matemático para la velocidad de reacción del
][ 22O H
es:
3.95.4
22 ][*][*14.1737 KI O H =ν
Las graficas respectivas de la concentración de H2O2 vs tiempo son para cada caso:
Donde la pendiente, b=-0.0007 que es igual a la velocidad de desaparición del H2O
Donde la pendiente, b=-0.002es igual a la velocidad de desaparición.
b=-0.001=velocidad de desaparición
6.- DISCUSIÓN.-
○ Durante el experimento se debe tener mucho cuidado con los materiales, estdeben estar bien limpios.
○ Y se debe estar muy atento al tomar las mediciones de los tiempos ya que estdatos nos sirven de muchos en el cálculo de datos.
5/9/2018 CINETICA QUIMICA - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/cinetica-quimica-559ca0f74e7b9 7/17
○ Como se pudo observar la concentración disminuye al pasar el tiempo en tres casos que pudimos realizar en el laboratorio
7.- CONCLUSIONES.-
Utilizaremos los siguientes datos obtenidos a una T=12.5ºC
Los resultados obtenidos son:K =
1737.14
n=
13.8
Por tanto el modelo matemático para la velocidad de reacción del
][ 22O H
es:
3.95.4
22 ][*][*14.1737 KI O H =ν
Como podemos observar en las graficas la concentración del peróxido de hidrogeno disminuyendo al pasar el tiempo tal y como nos indica la teorías de la cinética química
8. BIBLIOGRAFIA
(1)M.Sc.Ing. Mario Huanca Ibañez. Experimentos en laboratorio de físico química; OrurBolivia; Editorial QMC-FNI, p.p. 13-17, Año 2010(2)M.Sc.Ing. Mario Huanca Ibañez. Experimentos en laboratorio de físico química; OrurBolivia; Editorial QMC-FNI, p.p. 13-17, Año 2010
www.quimicanet.com/”fisicoquimica ”
5/9/2018 CINETICA QUIMICA - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/cinetica-quimica-559ca0f74e7b9 8/17
APENDICE
Para la reacción:
2)(222 22 OO H O H l
I + →
−
CASO V[IK] V[H2O]ml V[H2O2]
5/9/2018 CINETICA QUIMICA - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/cinetica-quimica-559ca0f74e7b9 9/17
[ml] ml
1 10 15 5
2 10 10 10
3 15 10 5
Datos experimentales:Para el primer caso:Para el segundo caso:
tiempose
g
V
0 0
10 0,0017
20 0,0027
30 0,0035
40 0,0048
50 0,006
60 0,0079
70 0,0091
Para el tercer caso:tiempose
g
V
0 0
15 0,002
30 0,0045
45 0,0085
60 0,0125
75 0,0185
90 0,0225
105 0,0245
tiempose
g
V
0 0
15 0,0024
30 0,0033
45 0,0045
60 0,0061
75 0,0089
90 0,0114
105 0,0132
120 0,015
135 0,0159
150 0,0168
165 0,017
5/9/2018 CINETICA QUIMICA - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/cinetica-quimica-559ca0f74e7b9 10/17
120 0,0265
135 0,0325
150 0,0355
165 0,0385
Primero calculamos la masa del oxígeno gas:
T R
PM V P m
*
**=
Donde sustituimos cada uno de los volúmenes, tenemos para cada caso:
Caso1: Caso2:
5/9/2018 CINETICA QUIMICA - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/cinetica-quimica-559ca0f74e7b9 11/17
t m
0 0
10 0,00174
656
20 0,00235
785
30 0,00305
647
40 0,00419
173
50 0,00523
967
60 0,00689
89
70 0,00794
683
Caso 3:t m
0 0
15 0,001746
56
30 0,003929
75
45 0,007422
86
60 0,010915
98
75 0,016155
64
90 0,019648
76
t m
0 0
15 0,00209
587
30 0,00288182
45 0,00392
975
60 0,00532
7
75 0,00777
218
90 0,00995
537
105 0,01152
727
120 0,01309
917
135 0,01388
512
150 0,01467
107
165 0,01484
573
5/9/2018 CINETICA QUIMICA - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/cinetica-quimica-559ca0f74e7b9 12/17
105 0,021395
31
120 0,023141
87
135 0,028381
54
150 0,031001
37
165 0,033621
21
Para calcular las masas de peróxido de hidrógeno en cada caso se tiene:
2
2
22
22 **1
*2o
O
O H
ohm
PM
PM m =
Caso 1:Caso 2:
t mH2O2
0 0
10 0,003711
43
20 0,005010
5/9/2018 CINETICA QUIMICA - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/cinetica-quimica-559ca0f74e7b9 13/17
43
30 0,006495
01
40 0,008907
44
50 0,011134
3
60 0,014660
16
70 0,016887
02
Caso 3:
t mH2O2
0 0
15 0,00371
143
30 0,00835
072
45 0,01577
359
60 0,02319
645
75 0,03433
075
90 0,04175361
105 0,04546
504
120 0,04917
647
135 0,06031
t mH2O2
0 0
15 0,004453
7230 0,006123
86
45 0,008350
72
60 0,011319
87
75 0,016515
87
90 0,021155
16
105 0,024495
45
120 0,027835
74
135 0,02950588
150 0,031176
03
165 0,031547
17
5/9/2018 CINETICA QUIMICA - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/cinetica-quimica-559ca0f74e7b9 14/17
077
150 0,06587
792
165 0,07144
506
Para calcular las respectivas concentraciones de H2O2:
2222
22
22*
O H O H
oh
O H
V PM
mM =
Caso 1: Caso 2:t MH2O2
0 0
10 0,00727
732
20 0,00982
438
30 0,01273
531
40 0,01746
556
50 0,02183
195
60 0,0287454
70 0,03311
179
Mprom 0,01871
31
5/9/2018 CINETICA QUIMICA - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/cinetica-quimica-559ca0f74e7b9 15/17
Caso 3:t MH2O2
0 0
15 0,02183
195
30 0,04912
189
45 0,09278
58
60 0,1364497
75 0,20194
556
90 0,24560
946
105 0,26744
142
120 0,28927
337
135 0,35476
923
150 0,38751
715
165 0,42026
508Mprom 0,22427
369
t MH2O2
0 0
15 0,01309
917
30 0,01801
136
45 0,02456095
60 0,03329
373
75 0,04857
609
90 0,06222
106
105 0,07204
544
120 0,08186
982
135 0,08678
201
150 0,09169
42
165 0,09278
58
Mprom 0,05681
269
5/9/2018 CINETICA QUIMICA - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/cinetica-quimica-559ca0f74e7b9 16/17
Las graficas respectivas de la concentración de H2O2 vs tiempo son para cada caso:
Donde la pendiente, b=-0.0007 que es igual a la velocidad de desaparición del H2O
Donde la pendiente, b=-0.002es igual a la velocidad de desaparición.
b=-0.001=velocidad de desaparición
LA ECUACION CINETICA ES:β α ][*][*
][22
22 KI O H K
t
O H v =
∂
∂=
[KI] =0.1 para el 1º caso
[KI] =0.125 para el 2º caso
[KI] =0.2 para el 3º caso
5/9/2018 CINETICA QUIMICA - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/cinetica-quimica-559ca0f74e7b9 17/17
Formando un sistema de ecuaciones con los datos obtenidos:
β α
β α
β α
]2.0[*]079.0[0001.0
]125.0[*]028.0[002.0
]1.0[*]026.0`[0007.0
K
K
K
=
=
=
Logaritmizando tenemos: log0.0007=logk +αlog0.026+βlog0.1
Log0.002=logk+αlog0.028+βlog0.125
Log0.0001=logk+αlog0.079+βlog0.2
Resolviendo el sistemade acuaciones palnteado anteriormente tenemos:
- n es de decimo tercer orden(n puede ser fraccionario per
no negativo)
– k es constante de velocidad.3.95.4
22 ][*][*14.1737 KI O H =ν
14.1737
3.9
5.4
=
=
=
K
β
α
8.133.95.4 =+=+= β α n
luego