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Laboratorio de Cinética Química.

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LABORATORIO DE
MECANICA
TEMA: CINÉTICA QUÍMICA
DOCENTE:
INTEGRANTES:
 FREDDY VÁSQUEZ MONDRAGÓN

CICLO: II
TURNO: NOCHE
AULA: B 208
2014
INDICE
Pág
Introducción
------------------------Objetivo
--------------------------Marco Teórico
--- - -- ------------------Materiales
-------------------------Procedimiento
--------------------------Resultado Experimental -------------------------Cuestionario
---------------------------Recomendaciones
--------------------------Conclusiones
-----------------------------
01
02
03
07
13
15
17
19
20
INTRODUCCIÓN
:
La cinética química es un área de la fisicoquímica que se encarga del
estudio de la rapidez de reacción, cómo cambia la rapidez de reacción bajo
condiciones variables y qué eventos moleculares se efectúan mediante la
reacción general (Difusión, ciencia de superficies, catálisis). La cinética
química es un estudio puramente empírico y experimental; la química
cuántica permite indagar en las mecánicas de reacción.
El objeto de la cinética química es medir las velocidades de las reacciones
químicas y encontrar ecuaciones que relacionen la velocidad de una
reacción con variables experimentales.
Se encuentra experimentalmente que la velocidad de una reacción
depende mayormente de la temperatura y las concentraciones de las
especies involucradas en la reacción. En las reacciones simples, sólo la
concentración de los reactivos afecta la velocidad de reacción junto con la
temperatura, pero en reacciones más complejas la velocidad también
puede depender de la concentración de uno o más productos. La
presencia de un catalizador también afecta la velocidad de reacción; en
este caso puede aumentar su velocidad. Del estudio de la velocidad de
una reacción y su dependencia con todos estos factores se puede saber
mucho acerca de los pasos en detalle para ir de reactivos a productos.
Esto último es el mecanismo de reacción.
Las reacciones se pueden clasificar cinéticamente en homogéneas y
heterogéneas. La primera ocurre en una fase y la segunda en más de una
fase. La reacción heterogénea depende del área de una superficie ya sea
la de las paredes del vaso o de un catalizador sólido
OBJETIVOS
* Aprender experimentalmente la velocidad de una
reacción química.
* Explicar cualitativa y cuantitativamente la velocidad de
una reacción.
* Aprender a graficar con mayor precisión los vs de cada
reacción.
* Interpretar y explicar la velocidad de una reacción
química en un sistema homogéneo.
* Comprobar que existen factores que modifican la
velocidad de una reacción.
* Formular las soluciones de problemas y ejercicios
relacionados con la velocidad de las reacciones químicas.
MARCO TEORICO
Este campo estudia la velocidad de reacción de los procesos
químicos en función de la concentración de las especies que
reaccionan, de los productos de reacción, de los catalizadores e
inhibidores, de los diferentes medios disolventes, de la temperatura,
y de todas las demás variables que pueden afectar a la velocidad
de una reacción.
Cuando algunas sustancias reaccionan lo hacen en forma lenta, por
ejemplo el hierro en presencia de aire; otras reaccionan
rápidamente, como por ejemplo el sodio también en presencia de
aire; y hay sustancias como el papel en presencia de aire que no
reaccionarían jamás sin el auxilio del fuego, pero una vez
comenzada la reacción ésta se desarrolla rápidamente.
Entonces, tanto para que una reacción ocurra, como para modificar
su velocidad, se deberán tener en cuenta varios factores.
VELOCIDAD DE REACCIÓN
La cinética química busca la relación entre la forma precisa en que
varía la velocidad de reacción con el tiempo, y la naturaleza de las
colisiones intermoleculares (que controlan la velocidad) implicadas
en la generación de los productos de reacción.
FACTORES QUE MODIFICAN LA VELOCIDAD DE LA REACCION
Para que dos sustancias reaccionen, sus moléculas, átomos o iones
deben chocar. Estos choques producen un nuevo ordenamiento
electrónico y, por consiguiente un nuevo ordenamiento entre sus
enlaces químicos, originando nuevas sustancias.
1. Temperatura
Según la Teoría Cinética, la temperatura aumenta la energía
cinética de las moléculas o iones y por consiguiente el movimiento
de estos, con lo cual, aumenta la posibilidad de choques entre las
moléculas o iones de los reactivos, aumentando la posibilidad de
que ocurra la reacción o acelerando una reacción en desarrollo.
2. Superficie de contacto
Cuando una o todas las sustancias que se combinan se hallan en
estado sólido, la velocidad de reacción depende de la superficie
expuesta en la reacción. Cuando los sólidos están molidos o en
granos, aumenta la superficie de contacto y por consiguiente,
aumenta la posibilidad de choque y la reacción es más veloz.
3. Agitación
La agitación es una variante del punto anterior, lo que se logra
agitando las sustancias reaccionantes, es mezclar íntimamente los
reactivo aumentando la superficie de contacto entre ellos.
4. Luz
Hay reacciones que en la oscuridad son muy lentas, como por
ejemplo, la combinación del hidrógeno con el cloro. La luz solar
acelera la reacción de modo tal, que a la luz solar directa, la
reacción se hace explosiva:
H2 + Cl2 ® 2.HCl
5. Concentración
La velocidad de una reacción química es proporcional a la
concentración en moles por litro (moles/litro), de las sustancias
reaccionantes.
6. Catalizadores
Se llaman catalizadores a las sustancias que intervienen en las
reacciones, acelerándolas o retardándolas y que siguen presentes
al finalizar la reacción, es decir que no se consumen en esta, no son
parte de los productos reaccionantes. Las sustancias que retardan
la velocidad de reacción se denominan inhibidores.
Son características de los catalizadores:
a) Gran desproporción entre la masa de las sustancias que
reaccionan y la pequeña masa del catalizador.
b) El catalizador se halla igual al final del proceso, que al comienzo
de él.
c) Un catalizador no produce una reacción que sin él no se realiza,
solo modifica la velocidad de la misma.
d) Los catalizadores son específicos de cada reacción o de un cierto
grupo de reacciones.
La absorción de las impurezas que acompañan a las sustancias
reaccionantes, pueden disminuir o detener la acción del catalizador.
Estas sustancias que retardan la acción de los catalizadores se
denominan venenos del catalizador.
Ejemplo:
Suponiendo que la velocidad de reacción de la primera reacción
elemental tiene una dependencia cuadrática con la concentración
del reactivo A, esto significa que esta reacción es de segundo orden
con respecto al reactivo A. El orden total de esta reacción es
también segundo, pues no hay otros reactivos.
Suponiendo que la velocidad de reacción de la segunda reacción
elemental tenga una dependencia lineal con la concentración del
reactivo A2, lineal con la concentración del reactivo B y ninguna
dependencia con C. Entonces es la reacción de primer orden en
relación a A2, de primer orden en relación a B y de cero orden en
relación al componente C. El orden total es segundo.
Suponiendo que la velocidad de reacción de la tercera reacción
elemental tenga una dependencia lineal con la concentración de
A2BC, pero ninguna con la concentración de D, entonces es la
reacción de primer orden en relación a A2BC y de orden cero en
relación a D. El orden total de la reacción es primero.
Para una reacción hipotética de la forma:
La velocidad de reacción se define como la siguiente expresión en
caso de que sea una reacción simple molecular, como la del caso
anterior:
v=k [A]α[B]β
Las concentraciones de reactivos están elevadas a su
correspondiente
Coeficiente cinético sólo en el caso en el que la reacción sea
elemental). Donde los corchetes denotan la concentración de cada
una de las especies; “r” denota la rapidez de reacción y “k” es la
constante cinética. La velocidad de las reacciones químicas abarca
escalas de tiempo muy amplias. Por ejemplo, una explosión puede
ocurrir en menos de un segundo; la cocción de un alimento puede
tardar minutos u horas
PARTE EXPERIMENTAL
MATERIALES
 Tubos de ensayo
 1 gradilla
 2 pipetas de 5 ml
 1 vaso de 50 ml
 1 propipeta
 cronometro
REACTIVOS
 Solución de yodato de potasio 0,2 M (A)
 Solución de Bisulfito de sodio 0,01 M(B)
 Solución de almidón
 Acido sulfúrico
 Agua destilada
PROCEDIMIENTO
EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN
Para investigar el efecto de la concentración de uno de
los reactantes sobre la velocidad de reacción, se hará
disolución de la solución A para variar la concentración
del ión IO3-. En cada caso la concentración del ión HSO3-,
se mantendrá constante y la temperatura de todas las
soluciones será la temperatura ambiente.
a) Con una pipeta limpia mida 5 ml. de solución A y con
un gotero agregue unas 5 gotas de solución de almidón
y 2 gotas de acido sulfúrico concentrado luego viértala
en un tubo de ensayo limpio. Lave la pipeta y mida 5
ml. De la solución B y viértala en otro tubo de ensayo
limpio.
b) Vierta la solución A sobre la solución B agitando
rápidamente para conseguir la uniformización del
sistema.
Mediante un cronómetro empiece a controlar desde el
instante en que ambas soluciones entran en contacto.
c) Observe cuidadosamente la mezcla en el tubo e
interrumpa el control del tiempo en el instante que
aparece el color azul del almidón o el amarillo del
yodo.
d) Repita las operaciones desde a) hasta e) empleando
las siguientes diluciones de solución A:
KIO3
4ml
3ml
2ml
1ml
H2O
1ml
2ml
3ml
4ml
RESULTADO
EFECTO
DE LA CONCENTRACION (TEMPERATURA
AMBIENTE)
Prueba
1
2
3
4
5
KIO3(ml)
5ml
4ml +(1mlH2O)
3ml +(2ml H2o)
2ml +(3ml H2o)
1ml +(4ml H2o)

[ K IO3]
0,2 m
0,016m
0,012m
0,008m
0,004m
Tiempo(seg)
32 seg.
36 seg.
57 seg.
75 seg.
1.20 seg.
Construya una grafica de concentración de KIO3
sobre el eje vertical
y el inverso del tiempo de reacción
(correspondiente a la velocidad de reacción) sobre el eje
horizontal.
CÁLCULO DE LA CONCENTRACIÓN
V1 X C1= V2 X C2
1) Si 0,2 m
X
5ml
4ml
X = 0,016 m
2) Si 0,2 m
5ml
X
3ml
X = 0,012 m
3) Si 0,2 m
X
5ml
2ml
X = 0,008 m
4) Si 0,2 m
X
5ml
1 ml
X = 0,004 m`
[]·
0,2
--------------
0,016
0,012
0,008
0,004
0
32
36
57
75
1.20
(seg)
CUESTIONARIO: ELABORADO POR EL GRUPO
1.-Defina o explique.
a) Cinética
La cinética química se define como aquella ciencia que se encarga del estudio
de la
Velocidad de reacción, las condiciones a su alrededor y las interacciones
dentro de la
reacción. Esta ciencia trata en particular dos cosas: todo el proceso del
mecanismo de
reacción y plantear una ley de velocidad. El mecanismo de reacción se refiere a
lo que
Sucede al pasar del estado inicial al final, como por ejemplo si se produce
algún
Cambio en la energía (espontánea o no espontánea) (Chang, 2010).
b) Catalizador
Un catalizador es una sustancia que no participa en la reacción, sin embargo
ayuda a
que esta se lleve a cabo pues la puede inducir acelerar o inhibir. Un ejemplo de
Catalizador es el trihidruro de aluminio, el cual hace posible que algunas
reacciones
Inorgánicas se lleven a cabo, es decir las induce (Baeza, 1997).
Si a 25°C dicho vi} volumen gaseoso se desprende en 4 minutos, a 35°C por
duplicares la velocidad se concretará en la mitad del tiempo: 2 minutos; y a
45°C por duplicarse nuevamente la velocidad de reacción, el tiempo necesario
se reduce a la mitad del anterior.: 1 minuto.
2.- ¿Qué es un catalizador homogéneo?
Un catalizador homogéneo es aquel que se encuentra formando una mezcla
homogénea con los reactivos (no nada más en el mismo estado de agregación,
el agua y el aceite tienen el mismo estado pero no forman mezclas
homogéneas), este tipo de catalizadores es el mas común, dentro de esto el
más utilizado es el H+ (ácidos), sin embargo es el menos útil para la industria.
Un catalizador no acelera una reacción, un catalizador lleva al los reactivos por
otra reacción con menor energía de activación que da como resultado el mismo
producto que la reacción sin catalizador (esto es muy importante que lo
entiendas).
Catalizadores homogéneos hay de todos tipos, óxidos metálicos, compuestos
organometalicos, ácidos, bases y los clásicos en sistemas biológicos, las
enzimas.
4.- ¿Cómo se calcula la velocidad de reacción?
Se determina midiendo la cantidad de moles de reactivos que se convierten a
productos relacionándolos con el tiempo.
Por ejemplo:
Si mides que 2 moles de H2 y 1 mol de O2 reaccionan para producir 2moles de
H2O y lo hacen en 5 segundos entonces tienes una velocidad de 0.4moles por
segundo ó 0.4mol s-1
RECOMENDACIONES
* Calcular bien el tiempo de reacción con mucha precaución.
* Lavar bien los tubos de ensayo.
* En la velocidad de reacción estar bien atentos cuando cambia de
color.
* Se recomienda cuidar los materiales de laboratorio usados en la
práctica de laboratorio puesto que son de vidrios.
* Tener mucho cuidado con los ácidos utilizados en esta práctica.
Correctamente los pasos de los ensayos a realizarse en cada
experimentación.
Los pasos no realizados correctamente nos ocasionaría errores
gráficos y otros por ello realizar correctamente los pasos de los
ensayos a realizarse en cada experimentación.
Conclusiones
* Cuando las gráficas son negativas entonces diremos que la
pendiente es negativo y cuando la pendiente es positiva entonces
diremos que es positiva.
* Se entendió que la cinética química se encarga del estudio de la
velocidad de reacción.
* Cuando la concentración es menor la velocidad de reacción es
rápida
* También se puedo entender el Cambio de concentración de la
dilución
* Se entendió que con la cinética química se puede realizar una
reacción o no se puede realizar una reacción.
* Se entendió las velocidades de la reacción gracias a l a cinética
química
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