Fisicoquímica
PRACTICA 3A Y 3B CATALIZADORES Y ACCIÓN DE LOS CATALIZADORES
LEDYS CAMAÑO VERONICA FREILE MARIA ALEXANDRA ARAGON MARIA FERNANDA ARAGON RAFAEL FAJARDO
CLAUDIA BARÓN C. DOCENTE FISICOQUÍMICA GRUPO: # LUNES !":$:%
UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR CES AR FACULTAD DE CIENCIAS B&SICA Y EDUCACIÓN VALLEDUPAR ' CESAR "(
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INTRODUCCION La catálisis es un proceso por el cual una reacción se ve acelerada por la presencia de un agente que llamamos catalizador. catalizador. El catalizador catalizador participa en la reacción pero no se consume como los productos, si no que al final de la misma se recupera (por lo que es un reactivo y un producto simultáneamente, la labor fundamental del catalizador catalizador es disminuir disminuir la energía energía de activación necesaria necesaria para formar un producto producto intermedio en la reacción. Esta práctica práctica está dividida dividida en dos partes A !. En la práctica A, se comparan comparan la velocidad de combustión de la sacarosa en ausencia y presencia de un catalizador (cenizas".En la parte ! se comparan la velocidad de reacción de una solución de #$%& con con magn magnes esio io con con otra otra sol solució ución n de los mism mismos os compu ompues esttos per pero adicionándole a esta 'ltima, $a% ) como catalizador.
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OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL •
*onocer el efecto que e+ercen los catalizadores sobre la velocidad de las reacciones y los catalizadores.
OBJETIVOS ESPECIFICOS • •
•
%bservar la función del catalizador en las diferentes eperiencias %bservar que la función de los catalizadores es aumentar o disminuir la velocidad de una reacción química. *omprender que la función de los catalizadores es aumentar o disminuir la velocidad de una reacción química.
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RESUMEN TEORICO La catálisis es el proceso por el cual se aumenta la velocidad de una reacción química, debido a la participación de una sustancia llamada catalizador y las que desactivan la catálisis son denominados in-ibidores. n concepto importante es que el catalizador no se modifica durante la reacción química, lo que lo diferencia de un reactivo. La investigación en catálisis es uno de los principales campos en ciencia aplicada. Los catalizadores llamados enzimas son importantes en !iología. La velocidad de reacción se define como la cantidad de sustancia que reacciona por unidad de tiempo. La velocidad de reacción no es constante. *uando la concentración de reactivos es mayor, tambi/n es mayor la probabilidad de que se den c-oques entre las mol/culas de reactivo, y la velocidad es mayor. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE REACCION: 0odos los factores que provoquen un aumento del n1 de c-oques y de su eficacia, favorecerán la velocidad de reacción.
NATURALEZA DE LOS REACTIVOS2 Las reacciones que requieran la ruptura de enlaces en los reactivos (mol/culas intactas", serán más lentas que aquellas en las que los reactivos est/n parcialmente disgregados (disoluciones, reacciones entre iones...". CONCENTRACION DE LOS REACTIVOS2 El aumento en la concentración supone un incremento del n1 de c-oque y, por tanto, un aumento de los c-oques efectivos3 es decir2 a mayor concentración de los reactivos, mayor velocidad de reacción TEMPERATURA La velocidad de cualquier reacción aumenta con la temperatura. 4or una parte el aumento de temperatura supone aumentar la velocidad de las mol/culas, y por tanto el n1 y eficacia de los c-oques. 4or otra, el aumento de temperatura provoca un aumento de la energía de las mol/culas, es decir, el n1 de mol/culas activadas. )*+ ,- /01- ,2 */*405*,-62: C*/*405*,-62 1-0/07-: 5isminuyen la energía de activación, provocan aumento de la velocidad de reacción. C*/*405*,-62 829*/07- - 080;0,-622 Aumentan la energía de activación, provocan descenso de la velocidad de reacción. 0odos los catalizadores son específicos, cada reacción tiene su propio catalizador, y bastan peque6ísimas cantidades de /l para activar a grandes masas de reactivos. 7iguel8aquero9:;<)-ttp2==>>>.deciencias.net=simulaciones=quimica=reacciones=con centra.-tm
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PRACTICA #3 MATERIALES Y REACTIVOS • • • • • • •
*uc-ara de combustión 7ec-ero 8aso de :? ml *ronometro digital Az'car *enizas (de papel" @osforo
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PROCEDIMIENTO #1
E M C A AL RH M O ER SO
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PROCEDIMIENTO #2
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RESULTADOS #GRUPO " 3
TIEMPO EN LOS GRUPOS DE LABORATORIO SIN CATALIZADOR CON CATALIZADOR ) seg ? mil/sima )) seg &< mil/sima < min ;) seg < min :; seg
P6-2,0<028/- ":el tiempo de eposición del az'car al fuego, -asta que se quemara fue de < min;) seg.Las características que presenta el residuo de la az'car fue más ligera y tomo una contetura de carbonizada.
P6-2,0<028/- : el tiempo de eposición del az'car y la ceniza al fuego fue más lenta que la del az'car, su tiempo de < min :; seg compactándose con el az'car -asta lograr una coloración negra en forma de grumos.
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ANALISIS DE RESULTADO 3
5e los resultados obtenidos, inferimos que las cenizas +ugo un papel de agente acelerador de la reacción, ya que está se llevó menos tiempo cuando la ceniza estuvo presente, por tal razón, la ceniza fue una buena catalizadora de la reacción de la combustión de az'car. La eplicación a este comportamiento radica en la acción catalizadora de las cenizas3 cuando quemamos el az'car sin las cenizas, sucede que, la temperatura de ignición o combustión de está es mayor que la de fusión, por lo cual esta se funde antes de arder. Al adicionar cenizas a una segunda muestra de az'car, está tarda menos tiempo en carbonizarse, ya que las cenizas provocan que la temperatura de ignición del az'car disminuya, las cenizas al entrar en contacto -acen que la temperatura necesaria para que comience la reacción de combustión del az'car con el oígeno del aire sea más peque6a. 5e esta forma se consigue que el az'car comience a arder a una temperatura inferior a la que comienza a fundir, por ello la reacción de combustión dura muc-o menos tiempo. 4odemos decir tambi/n que las cenizas al servir como catalizadoras aumentaron la velocidad de la reacción al disminuir la energía de activación de la misma.
COMBUSTIÓN DEL AZ=CAR REACCIÓN ENDOTERMICA
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PREGUNTAS ". >QU? SUCEDE AL TRATAR DE QUEMAR AZ=CAR PURA@ RTA: El terrón se funde, produciendo caramelo, pero no arde. Esto se debe a que en el caso de la az'car pura, al fundirse primero, se apelmaza, impidiendo la entrada del oígeno del aire, lo que dificulta la combustión. . >QU? SUCEDE AL TRATAR DE QUEMAR EL AZ=CAR MEZCLADO CON LAS CENIZAS@ RTA: *uando se introducen las cenizas en el sistema, estas provocan que la temperatura de ignición del az'car disminuya, siendo menor que la de fusión, por lo que el terrón arde. 3. >CU&L ES LA FUNCIÓN DE LAS CENIZAS@ RTA: La función de la ceniza en esta práctica es disminuir la temperatura de ignición del az'car de tal forma que sea menor que la de fusión y pueda arder. (. >CÓMO )ARÍA USTED PARA QUE EL AZ=CAR EFECT=E SU COMBUSTIÓN@ RTA: tilizando un catalizador que acelere su reacción en tanto su velocidad. *omo por e+emplo si se utilizara # :%) esta efectuaría la combustión del az'car por su alto poder oidante.
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CONCLUSIÓN e puede concluir que despu/s de -aber realizado la eperiencia de lo anteriormente e+ecutado sobre los catalizadores acerca el efecto que -ace sobre la velocidad de una reacción. 4odemos decir que2
La reacción de combustión se basa en la reacción química eot/rmica de una sustancia o mezcla de sustancias llamada combustible con el oígeno. *uando se traba+a sin catalizador, es necesario proporcionar muc-a energía, normalmente aumentando la presión y la temperatura, a los reactivos para que la reacción se produzca. La velocidad de la reacción es más rápida debido a que un catalizador es una sustancia capaz de acelerar o retardar una reacción química, Los efectos de los catalizadores sobre las reacciones solo conllevan a acelerar o in-ibir la velocidad con que esta ocurre3 ya que no alteran el balance energ/tico final de la reacción química, sino que sólo permiten que se alcance el equilibrio con mayor o menor velocidad.
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BIBLIOGRAFÍA
ALE7A$, *. (:;<:", Eperiencia con catalizador, disponible en2 -ttp2==c-emicalication.blogspot.com=:;<:=<;=azucarBquemadaBeperienciaB conBun.-tml
C$*ADB*C* C$0C0C0% $A*C%$AL 5EL *AD!%$ (:;<<", catálisis, disponible en2 -ttp2==incar.blogia.com=:;<<=;:;
7iguel8aquero9:;<)-ttp2==>>>.deciencias.net=simulaciones=quimica=reaccion
es=concentra.-tm
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LABORATORI O 3B PRACTICA # MATERIALES Y RECTIVOS
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INTRODUCCIÓN En esta práctica se determinara el proceso de catálisis. La catálisis es el proceso por el cual se aumenta la velocidad de una reacción química, debido a la participación de una sustancia llamada catalizador y las que desactivan la catálisis son denominados in-ibidores, en este eperimento se observara que dic-o catalizador o in-ibidor produce un cambio en la velocidad de la reacción pero este no act'a en la reacción. En este eperimento realizaremos una reacción con #$%& y la cinta de magnesio y observaremos como es su velocidad de reacción sin utilizar u catalizador, observaremos como cambia su velocidad de reacción cuando le agreguemos el ulfato de sodio que actuara como una catalizador para acelerar o desacelerar la velocidad de dic-a reacción.
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OBJETIVOS
D2<-/6*6 21260<28/*4<28/2 24 22/- ,2 4- */*405*,-62 -;62 4* 62*0-82 <0*
O;267*6 24 /02<1- ,2 724-0,*, ,2 62*08 ,24 )NO3 -8 4* 08/* ,2 <*9820- 08 */*405*,-6
A8*405*6 -<- 24 S4*/- ,2 S-,0- 084+2 28 24 /02<1- ,2 62*08
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MARCO TEÓRICO CATALISIS2 La catálisis es el proceso por el cual se aumenta la velocidad de una reacción química, debido a la participación de una sustancia llamada catalizador y las que desactivan la catálisis son denominados in-ibidores. n concepto importante es que el catalizador no se modifica durante la reacción química, lo que lo diferencia de un reactivo. ACIDO NÍTRICO: Es un ácido fuerte, corrosivo y de vapores sofocantes3 su forma com'n en la naturaleza corresponde a sales del tipo (F($%&"n" y no a su forma ácida debido a la alta reactividad que e-ibe frente a muc-as sustancias. Es un líquido incoloro o amarillento pero puede llegar a tomar coloraciones ro+izas si contiene suficiente cantidad de 5ióido de $itrógeno disuelto. 4osee un olor irritante muy fuerte en concentraciones altas. Es completamente soluble en el agua formando un zoótropo a G,:H de contenido de ácido. El Acido $ítrico se descompone por el calentamiento formando agua, oígeno y 5ióido de $itrógeno3 este comportamiento -ace difícil la determinación de muc-as de sus propiedades a temperaturas arriba de los ?; 1*. e descompone tambi/n en presencia de alco-oles. SULFATO DE SODIO: El sulfato de sodio o sulfato sódico ($a:%)" es una sustancia sólida incolora, cristalina con buena solubilidad en el agua y mala solubilidad en la mayoría de los disolventes orgánicos con ecepción de la glicerina VELOCIDAD DE REACCIÓN 2 La velocidad de reacción se define como la cantidad de sustancia que reacciona por unidad de tiempo. 4or e+emplo, la oidación del -ierro ba+o condiciones atmosf/ricas es una reacción lenta que puede tomar muc-os a6os,Ipero la combustión del butano en un fuego es una reacción que sucede en fracciones de segundo. e define la velocidad de una reacción química como la cantidad de sustancia formada (si tomamos como referencia un producto" o transformada (si tomamos como referencia un reactivo" por unidad de tiempo. La velocidad de reacción no es constante. Al principio, cuando la concentración de reactivos es mayor, tambi/n es mayor la probabilidad de que se den c-oques entre las mol/culas de reactivo, y la velocidad es mayor. a medida que la reacción avanza, al ir disminuyendo la concentración de los reactivos, disminuye la probabilidad de c-oques y con ella la velocidad de la reacción. La medida de la velocidad de reacción implica la medida de la concentración de uno de los reactivos o productos a lo largo del tiempo, esto es, para medir la velocidad de una reacción necesitamos medir, bien la cantidad de reactivo que desaparece por unidad de tiempo, bien la cantidad de producto que aparece por unidad de tiempo. La velocidad de reacción se mide en unidades de concentración=tiempo, esto es, en moles=s.
AREVALO U. !"%H V24-0,*, ,2 62*08H ,01-80;42 //1:0280*28;*04426*/-.;4-91-/.-<""724-0,*,$,2$ 62*0-8$+$2040;60-./<4
MATERIALES Fisicoquímica
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olución de #$%& cinta de magnesio. tubos de ensayo (:". olución de$a%) cronometro digital !eaJer pipeta gradilla matraz aforado de ?;ml cinta de enmascarar
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PROCEDIMIENTO
e ! "!#$ %e e&'($ )e*"+,$& 3 -,3 %e HNO3M
e $"*$ "!#$ %e e&'($ )e*"+,$& 3 -,3 %e HN03 1M
'.*e.',$& 1 -,3 %e &!4'"$ &$%+-$5 !e.$ '.*e.',$& ! $e%'$ %e -+"' %e ,'.e&+$ .
A.*e.',$ & ! /e%'$ %e -+"' %e ,'.e&+$ %e 1 -, %e '*.$ .
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'$"',$& e "+e,/$ e &e.!%$ e e 2!e "*'&-!**e %e ' '%+--+$ %e ,e"' '&"' &! -$,/e"' %e&'/'*+-+$
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RESULTADOS 3B
CALCULOS:
8. M-42 /-
# <-42 /-
MK
K "MK
L/. S48 <7 K ;,;? Lt. ln ;.;?
. L/. S48
n. 7oles sto
n. 7oles sto
Mramos
8. 7oles sto 4eso 7olecular
8
Mramos . 7oles sto K 4eso 7olecular Fisicoquímica
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Mramos
;.;? moles K & g
mol
Mramos &,
ustancia pura H pureza
K <;; ustancia impura
&,
K <;;
ustancia impura &,
K <;; ?) H
ustancia impura ?,N&& g
5ensidad 7asa 8olumen
7asa
8olumen
5ensidad
?,N&& g 8olumen <,)< g ml Fisicoquímica
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8olumen
),<& ml
RESULTADOS
#GRUPO " 3
TIEMPO EN LOS GRUPOS DE LABORATORIO CON CATALIZADOR SIN CATALIZADOR N min ? min ); seg N min ? min N min
Lo que resulta de la combinación del Ocido $ítrico y el 7agnesio sólido es el $itrato de 7agnesio, con desprendimiento de #idrógeno gaseoso, seg'n la ecuación química2
: #$%& P 7g BBBBBBBBBBQ 7g($%&": P #: (g"
CON EL CATALIZADOR : #$%& P 7g BBBBBBBBBBQ 7g ($%&": P #: (g" Fisicoquímica
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AN&LISIS DE RESULTADO e pudo observar que el sulfato de sodio act'a como un catalizador acelerando considera mente la velocidad de reacción del #$% & con la cinta de 7g, formando nitrito de magnesio3 la reacción es de tipo eot/rmica, -ubo burbu+eo, el gas que se desprendió fue -idrogeno. Esto se debe a que el sulfato de sodio disminuye como cualquier catalizador la energía de activación de la reacción En los resultados de algunos grupos, observamos la variación de los datos, argumentamos que se dan por que quizás, no se tomó eactamente la muestra del *m de la cinta de 7g, o sencillamente le adicionaron muy poco o muc-o catalizador a la muestra, por eso cada resultado varia en los diferentes grupos, pero en todos los casos el que tenía catalizador termino antes en consumirse3 pero en el grupo R : se observa lo contrario lo que deducimos que -ubo alg'n factor nombrado anterior que afecto drásticamente su procedimiento.
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PREGUNTAS ". >QUE LE SUCEDE A LA SOLUCIÓN DE )NO3 QUE SOLO TIENE UN PEDAZO DE CINTA DE MAGNESIO@ En la solución con #$%& que no tenía la acción del catalizador, se presenta una velocidad menor de reacción por lo que tarda más tiempo en llegar al equilibrio ya que la energía de activación es mayor. En algunos casos luego de llegar al equilibrio estas reacciones pueden terminar en menor tiempo que la que tenga la presencia de un catalizador.
. >QUE SUCEDE AL AGREGAR EL SULFATO DE SODIO A LA SOLUCIÓN DE )NO3 CON EL PEDAZO DE CINTA DE MAGNESIO@ Este aumenta la velocidad de la reacción interviniendo en ella pero sin llegar a formar parte de los productos resultantes de la misma.
3. >CU&L ES LA FUNCIÓN DEL SULFATO DE SODIO@ El sulfato de sodio entrara a función como un catalizador positivo que -ará que la velocidad de reacción disminuya su tiempo pero /l no -ará parta de los productos que forman la reacción.
(. >QU? EFECTO TIENEN LOS CATALIZADORES DE UNA REACCIÓN QUÍMICA@ 7odifica la velocidad de una reacción química, interviniendo en ella pero sin llegar a formar parte de los productos resultantes de la misma. Los catalizadores se caracterizan con arreglo a las dos variables principales que los definen2 la fase activa y la selectividad. La actividad y la selectividad, e incluso la vida misma del catalizador, depende directamente de la fase activa utilizada, por lo que se Fisicoquímica
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distinguen dos grandes subgrupos2 los elementos y compuestos con propiedades de conductores electrónicos y los compuestos que carecen de electrones libres y son, por lo tanto, aislantes o diel/ctricos.
. >QUE NOMBRE RECIBE EL PROCESO DE ALTERAR LA VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN MEDIANTE LA ADICIÓN DE UNA SUSTANCIA EXTRAÑA@ El proceso de alterar la velocidad de una reacción mediante la adición de una sustancia etra6a se denomina catálisis.
. ELABORE LAS GR&FICAS QUE REPRESENTAN TANTO EL PROCESO QUE SE LLEVO A CABO CON EL AZ=CAR Y LA CENIZA COMO EL QUE SE LLEVO A CABO CON EL SULFATO DE SODIO.
REACCIÓN ENDOT?RMICA
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REACCIÓN EXOT?RMICA
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CONCLUSION Los catalizadores cumplen una labor fenomenal en las reacciones químicas3 en esta práctica de laboratorio nos valimos de dos sustancias como son el sulfato de sodio y un poco de cenizas, que -icieron las veces de catalizadores, para apreciar como estos aceleran la velocidad de las reacciones químicas, en nuestro caso, la reacción eot/rmica del acido nítrico con una cinta de magnesio y la combustión de oigeno con az'car, respectivamente. e sabe que, los catalizadores logran aumentar la velocidad de las reacciones químicas al disminuir la energía de activación de la misma, cuanto más ba+a sea la energía de activación de una reacción, más elevada será la velocidad de la misma, así que esa fue la -aza6a del sulfato de sodio +unto con las cenizas, disminuyeron la energía de activación de las reacciones en las que participaron. Aunque los catalizadores aumentan la velocidad con que se realizan determinadas reacciones químicas, estos tambi/n pueden in-ibir una reacción química, cosa que no eperimentamos en está practica de laboratorio, pero es de suma importancia en muc-as reacciones químicas.
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BIBLIOGRAFIA AREVALO U. !"%H V24-0,*, ,2 62*08H ,01-80;42 //1:0280*28;*04426*/-.;4-91-/.-<""724-0,*,$,2$ 62*0-8$+$2040;60-./<4
28:
*ombustión 5el Az'car. !uenas0areas.com. Decuperado ;<, :;<&, de -ttp2==>>>.buenastareas.com=ensayos=*ombustiH*&H!&nB5elB Azucar=;<G&.-tml
LOPEZ. B !%H 0,8/60-H ,01-80;42 //1:.<08*<;028/2.9-7.-,-<28/-G0*3.1,
28
PARRA P.!%H -<12/- <0-H ,01-80;42 28 ://1:.40;6-<*6*7044--.-<0<0*6262*/07**10/4-3./<4
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