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CINETICA PROYECTO

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CARATULAFALTA

OBJETIVOFALTA

MARCO TEORICO

Velocidades de reaccinLa cintica qumica estudia las velocidades de las reacciones qumicas y los mecanismos a travs de los cuales stas se producen. La velocidad de reaccin es la velocidad con la que desciende la concentracin de un reactivo o aumenta la de un producto en el curso de una reaccin.

Se ha encontrado que la velocidad de una reaccin depende de la naturaleza de los reactivos (estado fsico, grosor de partcula, etc), la concentracin de los reactivos, la temperatura y los catalizadores.

Ley de velocidad Del estudio experimental de la cintica de una reaccin qumica, se deduce su ley de velocidad, que es una ecuacin que expresa la velocidad en funcin de las concentraciones de las sustancias que toman parte en la reaccin y que normalmente tiene la forma

Figura 1

FIGURA 1. Grfica de la concentracin de hidrgeno frente a tiempo para la reaccin entre ICl 2,000 M y H2 1,000 M. La velocidad de reaccin (instntanea) es igual a la tangente a la curva en el instante considerado. La velocidad de reaccin disminuye con el tiempo, debido a la disminucin de la concentracin de reactivos. A partir de los datos experimentales, se deduce la siguiente ley de velocidad

Donde k es la constante de velocidad, la cual depende de factores como la temperatura. Obsrvese esta relacin entre las diferentes formas de expresar la velocidad:

Orden de reaccinEl orden de reaccin con respecto a un reactivo es el exponente de su trmino de concentracin en la ley velocidad. El orden de reaccin global es la suma de los exponentes de todos los trminos de concentracin (tabla 11.1).

Ecuacin de velocidad integrada Para calcular la concentracin de reactivo que quedar transcurrido un tiempo o el tiempo necesario para que determinada cantidad de reactivo se consuma, es til integrar la ecuacin de velocidad (tabla 11.2). La vida media, t1/2, de un reactivo es el tiempo necesario para que su concentracin pase a ser la mitad del valor inicial. Para una reaccin de primer orden, la vida media no depende la concentracin del reactivo (tabla 11.2)

Obtencin experimental de la ley de velocidad para una reaccin qumicaSe obtendr la ley de velocidad de la reaccin

Mecanismos de reaccin

Teora de las colisionesEsta teora, que deriva de la teora cinticomolecular, propone que para que pueda producirse una reaccin qumica entre tomos, iones o molculas, es preciso que stos experimenten primeramente colisiones. Segn esta teora, la velocidad de la reaccin depender de:

La frecuencia de los choques (concentracin, estado de los reactivos, temperatura (velocidad), etc) La frecuencia de los choques con orientacin adecuada (naturaleza de los reactivos, etc) La frecuencia de los choques con energa suficiente para llegar al estado de transicin (temperatura).

Mecanismos de reaccin La mayora de reacciones transcurren por mecanismos de varias etapas, llamadas reacciones elementales. La ecuacin de una reaccin elemental indica la molecularidad (nmero de partculas que colisionan) de los reactivos implicados en el choque que produce la reaccin.

Molecularidad y orden de reaccin Se puede predecir que la ley de velocidad para una reaccin elemental (no global) viene dada por el producto de la constante de velocidad por las concentraciones de los reactivos en esa etapa. Es decir, en una reaccin elemental, orden y molecularidad coinciden.

Mecanismo y ley de velocidad La etapa determinante de la velocidad en un mecanismo es la reaccin elemental ms lenta, pues gobierna la velocidad de la reaccin global. De esta forma, se puede saber si un mecanismo propuesto para una reaccin es o no coherente con la ley de velocidad experimental.

Variacin de la energa en el transcurso de una reaccin

Teora del estado de transicin Esta teora vincula la cintica y termodinmica de una reaccin. Para reaccionar, las molculas necesitan distorsionarse formando un complejo activado. La energa de activacin, Ea es la energa que deben absorber los reactivos para alcanzar el estado activado. En una reaccin de varias etapas, cada una tiene su complejo activado y su barrera de activacin.

Ecuacin de ArrheniusLa velocidad de una reaccin aumenta al elevar la temperatura. Mediante observaciones experimentales, Arrhenius obtuvo una relacin matemtica entre la constante de velocidad y la temperatura, k= AeEa/RT, donde A es una constante que depende de la reaccin. La teora de las colisiones, permite deducir tericamente la ecuacin de Arrhenius y darle un sentido fsico.

CatlisisUn catalizador es una sustancia que proporciona a una reaccin un mecanismo alternativo que tiene una menor energa de activacin. Un catalizador no es consumido en la reaccin, ni afecta a sus aspectos termodinmicos (calor de reaccin, equilibrio qumico, etc). Un catalizador es homogneo cuando est presente en la misma fase que los reactivos y heterogneo cuando est en fase distinta. Un problema prctico de los catalizadores es que pueden ser envenenados (inactivados).

Enzimas Los enzimas son grandes y complejas molculas de protena que actan como catalizadores en los procesos biolgicos

Materiales Gradilla con tubos de ensayo Tubos de ensayo Equipo de Bao Mara Guantes Mascarilla

Reactivos cido sulfrico 0,25 y 1,0 M cido oxlico 1,5 x 10-3 M Sulfato de manganeso 0,01 M Permanganato de potasio 5 x 10-4 M

ProcedimientoEstudio del efecto de la temperatura sobre la velocidad de la reaccin1) En un tubo de ensayo (tubo 1), colocar 2 ml de disolucin de permanganato potsico y 3 ml de disolucin de cido sulfrico 0,25M.2) En otro tubo de ensayo (tubo 2), colocar 5 ml de disolucin de cido oxlico.3) Introducir los dos tubos a bao mara a 55C y esperar aproximadamente cinco minutos hasta que las disoluciones alcancen la temperatura del bao.4) Verter el contenido del tubo 2 sobre el tubo 1 y poner en marcha el cronmetro. 5) Agitar la mezcla hasta que desaparece el color rosa del permanganato.Parar el cronmetro y anotar el tiempo.6) Repetir el ensayo y verificar que no existe una gran diferencia entre lasdos medidas de tiempo obtenidas; si la hay, realizar un tercer ensayo y, despus, descartar elensayo ms desviado de los tres.Este procedimiento se repite a temperaturas de 75C y 65C. Por lo tanto, se van a obtener 3 ensayos en total.

Efecto de la concentracin de reactivosPara este estudio, se realizaran 3 ensayos distintos en los cuales se va a variar la concentracin de los reactivos; y todas las reacciones se las realizar a 45CEnsayo 5 Tubo 1:1 ml de disolucin de permanganato, 1 ml de agua destilada y 3 ml de disolucin de cido sulfrico 0,25M.

Tubo 2: 5 ml de disolucin de cido oxlico.Ensayo 6 Tubo 1: 2 ml de permanganato y 3 ml de cido sulfrico 1 M.

Tubo 2: 5 ml de cido oxlico.Ensayo 7 Tubo 1: 2 ml de permanganato y 3 ml de cido sulfrico 0.25 M.

Tubo 2: 3 ml de cido oxlico y 2 ml de agua.Para los tres ensayos, realizar el mismo procedimiento que se realiz para estudiar el efecto de la temperatura y anotar los tiempos obtenidos.

Efecto de la adicin de un catalizadorPara este caso, en el ensayo 8, el procedimiento es el mismo que se utiliz en el estudio del efecto de la temperatura. La diferencia es el contenido del tubo 1 y el tubo 2, que son los siguientes:

Tubo 1: 2 ml de permanganato, 3 ml de cido sulfrico 0,25 M y una gota de MnSO4 0,01M. Tubo 2: 5 ml de disolucin de cido oxlico

Este ensayo tambien se lo realizara a 45C y anotar el tiempo obtenido.

Clculos

VARIACIN DE TEMPERATURATEMPERATURAAGITACINSIN AGITACINPROMEDIOS

T1T2T3T1T2T3AGITACINSIN AGITACIN

75C117,078,962,562,9929,012,52

65C54,954048,0735,2535,0131,5447,6733,93

55C220210200176162176210,00171,33

REACTIVOCONCENTRACINVOLUMEN

KMnO45X10-4 M2ml

H2SO40.25 M3ml

H2C2040,0015 M5ml

FORMACIN DE LA REACCIN:

2KMnO4 +3 H2SO4 +10 H+ +10e- --->2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

5(H2C2O4 ----> 2CO2 + 2H+ + 2e- ) 2 KMnO4 + 3 H2SO4+ 5 H2C204 ---> 2 MnSO4+ 10CO2 + K2SO4 + 8 H2O

CLCULO DE REACTIVO LIMITANTE:

2 KMnO4 + 3 H2SO4+ 5 H2C204 ---> 2 MnSO4+ 10CO2 + K2SO4 + 8 H2O

Reactivo limitante permanganato de potasio porque KMnO4 se necesita solo 2.5*10-6 mol de H2C2O4 de los que estn presentes, y solo De presentes.

CALCULO DE VELOCIDAD CON AGITACIN:

CALCULO DE VELOCIDAD SIN AGITACIN:

CALCULO DE CONCENTRACIN:V2C2=V1C1

TEMPERATURAVEL. DE REACCIN C/AVEL. DE REACCIN S/A

75C5,549 X10-61,984x10-4

65C1,049X10-61,474X10-6

55C2,381 X10-72,919X10-7

VARIACIN DE LA VELOCIDAD DE REACCIN CON LA CONCENTRACIN:

TEMPERATURA CONSTANTE: 50C

ENSAYOVOLUMEN KMnO4VOLUMEN H2SO4VOLUMEN H2C2O4VOLUMEN H2OVOLUMEN TOTAL

5135110

6235010

7233210

AGITACINSIN AGITACINPROMEDIOS

T1T2T3T1T2T3AGITACINSIN AGITACIN

22,8721,0819,5321,6721,5523,121,1622,11

5,043,674,1814,2213,6712,44,3013,43

20,1821,2318,4158,41686619,9464,14

CLCULO DE REACTIVO LIMITANTE: ENSAYO 4

2 KMnO4 + 3 H2SO4+ 5 H2C204 ---> 2 MnSO4+ 10CO2 + K2SO4 + 8 H2O

Reactivo limitante permanganato de potasio porque KMnO4 se necesita solo 1.25*10-6 mol de H2C2O4 de los que estn presentes, y solo De presentes.

CLCULO DE REACTIVO LIMITANTE: ENSAYO 5

2 KMnO4 + 3 H2SO4+ 5 H2C204 ---> 2 MnSO4+ 10CO2 + K2SO4 + 8 H2O

Reactivo limitante permanganato de potasio porque KMnO4 se necesita solo 2.5*10-6 mol de H2C2O4 de los que estn presentes, y solo De presentes.

CLCULO DE REACTIVO LIMITANTE: ENSAYO 6

2 KMnO4 + 3 H2SO4+ 5 H2C204 ---> 2 MnSO4+ 10CO2 + K2SO4 + 8 H2O

Reactivo limitante permanganato de potasio porque KMnO4 se necesita solo 2.5*10-6 mol de H2C2O4 de los que estn presentes, y solo De

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