Velocitat de Reacció

INTRODUCCIÓ
velocitat de reacció: Variació amb el temps de la concentració d'un dels reactius o dels productes que
intervenen en una reacció química. En general, la velocitat d'una reacció química depèn, a temperatura i
pressió determinades, de la natura i la concentració dels reactius, mitjançant una constant numèrica coneguda
com a constant de velocitat, la qual és alhora funció de la temperatura. L'estudi de les velocitats de reacció pot
ésser abordat des d'un punt de vista microscòpic o macroscòpic. En l'anàlisi microscòpica hom estudia
fonamentalment l'evolució de la constant de velocitat amb la temperatura. Històricament, el primer intent de
relacionar la constant de velocitat amb la temperatura fou fet per S.Arrhenius mitjançant la seva teoria del
complex activat (equació d'Arrhenius), segons la qual únicament les molècules que a una temperatura
determinada posseeixen una energia suficient poden reaccionar després de la formació prèvia d'un complex
activat. L'any 1935, H.Eyring desenvolupà la teoria de l'estat de transició, basada en el coneixement de les
hipersuperfícies de potencial dels processos en particular i en l'aplicació de la termodinàmica estadística a
l'estudi de l'equilibri dels reactius amb el complex activat, per a assolir finalment una formulació
termodinàmica de l'equació de velocitat del tipus v= Kr [A] [B]..., essent Kr = kT/h K#, on K# és la constant
d'equilibri de la formació del complex activat definida per K# = e−AG#/RT, kT/h una constant amb el sentit
d'un factor de freqüència i k la fracció de molècules que travessen l'estat de transició per a originar productes,
la qual pren normalment valors molt pròxims a la unitat. Des d'un punt de vista macroscòpic, en una reacció
del tipus aA + bB + ...=> rR + sS + ... hom pot expressar la velocitat de reacció tant com a velocitat de
desaparició dels reactius com de formació dels productes. En forma diferencial, l'equació és del tipus v =
dcA/dt = kCaA CbB..., essent c les concentracions dels reactius i k la constant de velocitat (coincident amb la
Kr definida abans), essent n = a + b +... l'ordre de reacció. L'estudi experimental de les velocitats de reacció té
lloc per mesura de concentració −−tant per mètodes físics com químics−− d'un reactant o producte en funció
del temps. En el cas de reaccions molt ràpides, cal recórrer a tècniques especials, les més usuals de les quals
són els mètodes de relaxació, les ones de xoc i la fotòlisi de centelleig. L'estudi de les velocitats de reacció
constitueix l'objecte de la cinètica química.
ordre de reacció: Nombre real definit formalment com la suma dels exponents dels termes de concentració que
intervenen en l'expressió diferencial de la velocitat d'una reacció i que té el sentit del nombre mínim
d'espècies que semblen reaccionar simultàniament d'acord amb l'equació cinètica que regeix el procés.
RESULTATS
• Expresseu els resultats en una taula de la següent forma i calculeu la constant de velocitat mitjana.
mL NaOH 0,1 M: 20.6, 22.1, 22.7, 23.3, 24.2, 25.5, 28.3
t (min)
[àcid]t (mol/l)
[MeAc]t (mol/l)
0
15
30
45
60
75
"
0,0206
0,0221
0,0227
0,0233
0,0242
0,0255
0,0283
0,0077
0,0062
0,0056
0,005
0,0041
0,0028
0
[MeAc]t /
[MeAc]o
1
0,805
0,727
0,649
0,532
0,364
0
ln{[MeAc]t /
[MeAc]0}
0
−0,217
−0,319
−0,432
−0,631
−1,011
k (min−1)
0,0145
0,0106
0,0096
0,0105
0,0134
k mitjana=0.0117 min−1
1
• Representeu gràficament els valors de ln {[MeAc]t/[MeAc]0} en ordenades i els valors de t en
abscisses i ajusteu els valors obtinguts a una recta mitjançant el mètode dels mínims quadrats.
Gràfica en la següent pàgina, amb la seva corresponent línia de regressió.
• Calculeu la constant de velocitat de la reacció k a partir del pendent de la recta obtinguda.
Compareu els valors de les constants de velocitat obtingudes en els apartats 1 i 3 i calculeu l'error
relatiu que es comet si s'utilitza la constant mitjana en comptes de la constant obtinguda per regressió
lineal..
pendent=−0.0122= −k ! k=0.0122
Error relatiu=[(0.0177−0.0122)/0.0122]·100=45,08%
Tot i que els valors de les constants de velocitat obtingudes en els apartats 1 i 3 són força semblants, al ser
valors molt petits l'error relatiu és considerable (un 45%). Per tant, tot i que trobar la constant de velocitat
mitjançant la mitjana aritmètica és un mètode força bo, no costa gens calcular la constant de velocitat per
regressió lineal, ja que aquest últim sistema és molt més fiable, ja que amb valors tant petits l'error que es
produeix és força gran
CONCLUSIONS
Les conclusions i observacions que volem fer sobre aquesta pràctica són les següents:
• Com es pot comprovar a la gràfica, el valor de la r és força bo, tot i que no és un valor amb el qual
puguem estar satisfets de la realització pràctica.
• També hem de comentar els valors de la k que hem trobat en l'apartat 1, els quals no segueixen una
relació. Aquest fet pot estar degut, i segurament que està degut, al fet d'haver fet una mala realització
de la pràctica en algun sentit com pot ser: valoració mal realitzada, no fer les valoracions en el
moment oportú, ...
BIBLIOGRAFIA
• Diversos autors: l'Enciclopèdi@. AVUI. Barcelona. 1998.
• Metz. Clyde R.: Fisicoquímica. Ed. McGraw−Hill. Bogotà. 1991.
• Laidler. Keith J.: Cinética de reacciones. Ed. Alhambra. Madrid. 1971.
2