CINÉTICA. FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN QUÍMICA

Transcripción

1 1. INTRODUCCION El área de la química que estudia la velocidad de las reacciones es llamada Cinética Química. La velocidad de reacción se refiere al cambio de concentración de un reactivo o producto en un determinado intervalo de tiempo, y sus unidades suelen ser molaridad por segundo (M/seg.). La velocidad de las reacciones químicas está determinada por diversos factores, entre los cuales encontramos: La concentración de los reactivos: la mayor parte de las reacciones químicas se efectúan con mayor rapidez si se incrementa la concentración de uno o más reactivos. La temperatura a la que se efectúa la reacción: La velocidad de las reacciones químicas se incrementa con un aumento de la temperatura. La presencia de un catalizador: la presencia de un catalizador aumenta (o retarda) la velocidad de una reacción química. El área superficial de los reactivos sólidos o líquidos, o de los catalizadores: las reacciones que comprenden sólidos suelen llevarse a cabo con mayor rapidez a medida que se incrementa el área superficial del sólido. La ecuación que relaciona la velocidad de una reacción con la concentración se conoce como : Ecuación de la velocidad, y debe determinarse experimentalmente. La forma general de dichas ecuaciones es la siguiente: Velocidad = k [reactante 1]n [reactante 2]m... donde: k = constante de velocidad m y n : órdenes de reacción. Su suma es el orden general de la reacción. 2 de 8

2 En la mayoría de las ecuaciones de velocidad, los órdenes de reacción son 0, 1 o 2. El tiempo de vida media de una reacción, es el tiempo requerido para que la concentración de un reactivo disminuya a la mitad de su valor inicial. 2. OBJETIVOS Determinar la velocidad de una reacción química. ESTUDIO PREVIO: Para poder realizar esta práctica el estudiante debe repasar los siguientes conocimientos: Cinética química Velocidad de reacción Tiempo de vida media. 3. MATERIALES Y REACTIVOS: Vasos de precipitado 150ml. Bureta de 50 ml. Pizetas. Vidrio reloj. Balanza analítica. Cronómetro Solución B: Tiosulfato de sodio pentahidratado. Preparada por el técnico. Iodato de potasio. Solución indicadora de almidón. Solución de ácido sulfúrico 1 M. 3 de 8

3 4. PARTE EXPERIMENTAL: 4.1 PREPARACION DE SOLUCIÓN DE IODATO DE POTASIO ( 9,3x10-3 M): 4.1. Pese en un vidrio reloj 1 gramo de iodato de potasio Disuelva el iodato de potasio pesado en un vaso de precipitado con agua destilada Vierte el volumen de solución en el matraz de 500 ml y se completa con agua destilada hasta la línea de aforo, en este momento se tienen 500 ml de solución de iodato de potasio. 4.2 PREPARACION DE SOLUCIÓN B: Tiosulfato de sodio pentahidratado (1,6x 10-3 M): Pese en un vidrio reloj 1 gramo de almidón soluble, agregue aproximadamente unos 15 ml de agua destilada y disuelva el almidón Pese en un vidrio reloj 0,2 gramos de tiosulfato pentahidratado de sodio Coloque 250 ml de agua destilada a calentar, cuando este hirviendo agregue el almidón soluble, el tiosulfato pentahidratado de sodio y 2,5 ml (medidos con una pipeta) de la solución de H 2 SO 4 1M (preparada previamente indicada en 4.2.2), agite Agregue 250 ml de agua destilada, agite y apague la solución. Deje enfriar Solución de ácido sulfúrico 1 M: En un balón aforado de 50 ml, agregue cierta cantidad de agua destilada Mide con una pipeta graduada 2,8 ml de ácido sulfúrico concentrado Adicione lentamente el ácido medido dentro del balón que contiene el agua, agregue un poco de agua sin llegar a la línea de aforo. 4 de 8

4 Deje enfriar la solución, REACCIÓN luego QUÍMICA enrase y agite con cuidado Nota: estas soluciones la preparará el técnico del laboratorio. 4.3 DEPENDENCIA DE LA CONCENTRACIÓN DEL IODATO DE POTASIO: En un vaso de precipitado pequeño (vaso A) agregue una cantidad (ver tabla) de la solución de tiosulfato ( no olvide anotar la concentración ) En otro vaso de precipitado pequeño (vaso B) agregue una cantidad (ver tabla) de la solución de KIO 3 ( no olvide anotar la concentración ) Mezcle agregando la solución de tiosulfato a la de KIO Mide el tiempo transcurrido para el cambio de color Repite de acuerdo con las instrucciones del profesor, empleando las siguientes mezclas: Vaso (A) V (tiosulfato ± 0,05) ml V ( KIO 3 ± 0,05) ml V (H 2 O± 0,05) ml 10,00 10,00 0,00 10,00 9,00 1,00 10,00 8,00 2,00 10,00 7,00 3,00 10,00 6,00 4,00 10,00 5,00 5,00 5 de 8

5 Nota: Mide los volúmenes con una bureta. 4.4 DEPENDENCIA DE LA CONCENTRACIÓN DEL TIOSULFATO: Repite el procedimiento anterior con las siguientes mezclas: Vaso (A) V (KIO 3 ± 0,05) ml V (tiosulfato ± 0,05) ml V (H 2 O± 0,05) ml 10,00 10,00 0,00 10,00 9,00 1,00 10,00 8,00 2,00 10,00 7,00 3,00 10,00 6,00 4,00 10,00 5,00 5,00 6 de 8

6 5. CÁLCULOS Y RESULTADOS: 5.1. Determine gráficamente el orden para cada reactivo y estime el valor de k Determine la velocidad de reacción graficando: Para el tiosulfato: La concentración del tiosulfato pentahidratado de sodio en función del tiempo ( en seg.). ln [conc] en función del tiempo ( en seg.). 1/[conc] en función del tiempo ( en seg.) Para el Yodato de potasio: La concentración de Yodato de potasio en función del tiempo ( en seg.). ln [conc] en función del tiempo ( en seg.). 1/[conc] en función del tiempo ( en seg.), Cuales gráficas corresponden a líneas rectas? Cuál es su r 2?. A partir de estos datos determine la expresión de la velocidad de reacción. 7 de 8

7 6. ASIGNACIONES: 6.1. Qué FACTORES es una reacción QUE química?. AFECTAN LA VELOCIDAD DE UNA 6.2. Qué representa la velocidad de una reacción? 6.3. Escriba la ecuación balanceada Cuál es el papel del almidón? Por qué no se agrega el KIO 3 sobre el tiosulfato? 6.5. Explique cada uno de los factores que modifican la velocidad de una reacción química Qué estudia la ley diferencial de velocidad? 6.7. Exprese la ley diferencial para la reacción que está estudiando Qué relación hay entre el orden de un reactivo y la estequiometría de una reacción? Qué es un pseudo-orden? Qué estudia la ley integrada de velocidad? Exprese la ley integrada de orden uno y de orden dos Halle la expresión para el tiempo de vida media de orden uno y de orden dos. Compare y explique Cómo se puede determinar el orden experimentalmente? Cómo se puede determinar el orden gráficamente? Las unidades de k pueden dar el orden total?. Justifique su respuesta. 7. BIBLIOGRAFÍA: B, MAHAN- Química Universitaria SKOOG & WEST. Fundamentos de Química Analítica. I VOGEL. Química Analítica Cuantitativa. SKOOG & WEST. Análisis Instrumental. Realizado por: Universidad Católica Andrés Bello Caracas. Universidad Católica Andrés Bello Guayana. 8 de 8