INSTITUTO TECNOLOGICO NACIONAL DE MÉXICO
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIERREZ INGENERÍA BIOQUÍMICA 6° SEMESTRE GRUPO “A”
UNIDAD 1 CINÉTICA QUÍMICA Y BIOLÓGICA
TEMA: REPORTE DE PRACTICA 2 OVANDO CHACON SANDY LUZ
EQUIPO: CHATÚ DOMÍNGUEZ EDUARDO ANTONIO
15270313
MARÍN VELÁZQUEZ MIGUEL ÁNGEL
14270402
MOGUEL CASTILLO DANIELA
15270354
NAVARRO GALLEGOS RODRIOGO
15270361
RUIZ ALVARADO DANIELA DEL ROCÍO
15270379
VARGAS TOMAS MAYRA CRISTEL
15270398
TUXTLA GUTIÉRREZ CHIAPAS A 02 DE MARZO DEL 2018
INTRODUCCIÓN La cinética es la rama de la fisicoquímica que estudia la velocidad con que ocurren las reacciones. Los resultados experimentales de la dependencia de la velocidad de reacción con las concentraciones de los componentes del sistema reaccionante, se resumen en la ecuación cinética. Para determinar la velocidad de una reacción es necesario saber cómo varía la concentración de uno de los reactivos con respecto al tiempo. La reacción a estudiar se puede representar mediante la siguiente ecuación química: 2KI + K2S2O8 ----------------->I2 + 2K2SO4 El avance de la reacción se sigue por un método discontinuo; es decir, una vez mezclados los reactivos en las condiciones deseadas (concentración, temperatura...) se toman muestras cada cierto tiempo y se valora el yodo formado con tiosulfato sódico. El Yodo que aparece como producto de la reacción principal, se consume junto al Tiosulfato en la muy rápida reacción de oxidación del ion tetrationato. I2(ac) + 2S2O32-(ac) → 2I-(ac) + S4O62-(ac)
OBJETIVO GENERAL Determinar los efectos que causan la variación de concentración de los reactivos sobre la constante, velocidad y orden de reacción. •
OBJETIVOS ESPECIFICOS: Determinar la ecuación de velocidad de la reacción de oxidación de yoduro (I-) por persulfato (S2O8). Determinar el orden de la reacción y calcular la constante de velocidad. •
MARCO TEORICO VELOCIDAD DE REACCIÓN: La velocidad de reacción es la variación que experimenta la concentración de uno de los reactivos o de los productos de la reacción en la unidad de tiempo. La forma habitual de expresar la concentración es la molaridad. La velocidad de reacción se expresa siempre con referencia a una de las sustancias que intervienen en la reacción. Consideremos una reacción general del tipo Aa+ Bb ------ > Cc + Dd La velocidad con respecto a A es: VA=Y respecto a B es: VB= El signo menos se pone para obtener velocidades positivas pues las concentraciones de A y de B disminuyen con el tiempo. Los corchetes indican concentraciones molares. Tomando como referencia uno de los productos de la reacción no se pone el signo menos pues la concentraciones de C y D van aumentando con el tiempo VC= ; VD= Si los coeficientes de reacción no son iguales tampoco las respectivas velocidades (J.A. García Pérez; Química teoría y problemas; pág. 108). ORDEN DE REACCIÓN: El orden de reacción respecto a un reactivo, es el exponente que afecta a su concentración en la ecuación de velocidad. El orden de reacción global es la
suma de los exponentes de las concentraciones de los reactivos (Química teoría y problemas, J.A. García Pérez; pág. 112) Ordenes de reacción pueden ser determinados solamente por experimentos. Su conocimiento conduce a conclusione s sobre el mecanismo de reacción. El orden de reacción no está necesariamente relacionado a la estequiometria de la reacción. Ecuaciones para orden 0, 1 y 2: (Orden 0 • Orden 1 • Orden 2 •
CATALIZADORES: Un catalizador es una sustancia que afecta la velocidad de reacción, pero sale del proceso sin sufrir cambios. Un catalizador por regular altera la velocidad de una reacción promoviendo un diferente camino molecular (“mecanismo”) para la reacción.
(H. Scott Fogler, Elementos de Ingeniería De las Reacciones Químicas, pág. 582) TITULACIÓN: En las reacciones redox se transfieren electrones. Del mismo modo en que un ácido se puede titular con una base, un agente oxidante se puede titular con un agente reductor, utilizando un procedimiento semejante. Así, por ejemplo, se puede añadir con cuidado una disolución que contenga un agente oxidante a una disolución que contenga un agente reductor. El punto de equivalencia se alcanza cuando el agente reductor es completamente oxidado por el oxidante. Un ejemplo de una titulación redox es el tratamiento de una solución de yodo con un agente reductor y el uso de almidón como indicador. El yodo constituye un azul intenso complejo con el almidón. Yodo (I 2) se puede reducir a yoduro (I -) por ejemplo con tiosulfato (Na2 S2O3) y cuando todo el yodo se gasta desaparece el color azul. Esto se llama una iodométrico titulación, el punto de equivalencia es donde el azul se vuelve incoloro. (Raymond Chang, Química, Mc Graw Hill, 6a Edición, México, 1999, pp. 140, 539 y 543.) COMPUESTOS: Yoduro de potasio Es una sal cristalina de fórmula KI, usada en fotografía y tratamiento por radiación. Al ser menos higroscópica que el yoduro de sodio, es más utilizada como fuente de ion yoduro. Persulfato de potasio Es un oxidante fuerte, reacciona con bases y combustibles, reacciona violentamente con metales y con cloratos y percloratos en presencia de agua. Tiosulfato de sodio Los tiosulfatos son las sales del hipotético ácido tiosulfúrico H2S2O3. La fórmula química del anión tiosulfato es S2O32-. Los tiosulfatos son fácilmente oxidables. Pueden formarse con oxidantes suaves como el yodo elemental tetrationatos (O3S-S-SSO32-). El tiosulfato de sodio se obtiene calentando a reflujo una disolución de sulfito de sodio (Na2SO3) con azufre elemental.
DIAGRAMA DEL PROCESO Preparar las siguientes soluciones:
Persulfato de potasio 0.1 M Tiosulfato de sodio 0.01 M Yoduro de potasio 0.2 M Almidón al 1% Sulfato ferroso 0.005 M
Medir con una pipeta volumétrica 50 ml de yoduro de potasio 0.2 M y transferirlo en un matraz Erlenmeyer de 125 ml.
Colocar el mismo volumen, ahora de persulfato de potasio 0.1 M en un matraz Erlenmeyer de 125 ml.
Agregar el yoduro de potasio al persulfato de potasio y mezclar muy bien el sistema, Al momento de mezclar registrar el tiempo.
Inmediatamente tomar una muestra de 10 ml de la mezcla anterior y transferirla en un matraz Erlenmeyer de 125 ml.
Adicionar a la muestra anterior, 2 ml de catalizador, en este caso el sulfato ferroso 0.005 M.
Adicionar a la muestra anterior 1ml de almidón al 1%.
Titular rápidamente el yodo liberado con la solución de tiosulfato de sodio 0.1 M.
Tomar 5 muestras más de 10 ml, cada una a intervalos de 10 min, de la mezcla de yoduro de potasio y persulfato de potasio. Medir la temperatura de reacción y anotarlo. A cada muestra tomada de cada intervalo de tiempo aumentar gradualmente 2 ml el volumen de catalizador adicionado.
RESULTADOS Completar las siguientes tablas con los resultados generados en la práctica. Tiempo en minutos
Tiosulfato de sodio (mL gastados) 5.9 7.2 8.9 9.8 10.4
50 seg. 1 min. 1:20 min 1:30 min 1:40 min
Temperatura °C 28.5 28 28 28 28
Relación de numero de moles 2KI
K2S2O8
I2
2KSO4
Moles iniciales
0.1
0.0005
0
0
Moles que reaccionan
2X
X
-
-
Moles producidos
-
-
X
2X
Moles en equilibrio
0.1-2X
0.0005-X
X
2X
TIEMPO (min)
Vg (mL)
[I2]
n I2
[KI] 0.2 M
[K2S2O8] 0.1 M
0
5.9
0.0118
1.18x10^-4
0.1941
0.0882
10
7.2
0.0144
1.44 x10^-4
0.1928
0.0856
20
8.9
0.0178
1.78 x10^-4
0.1911
0.0822
30
9.8
0.0196
1.96 x10^-4
0.1902
0.0804
40
10.4
0.0208
2.04 x10^-4
0.1896
0.792
concentracion de persulfato vs tiempo 0.09 ) 0.088 M ( o t a 0.086 f l u s r e 0.084 p e d n 0.082 o i c a r t n 0.08 e c n o C 0.078
y = -0.0023x + 0.0901 R² = 0.9686
0.076 0
1
2
3
4
5
6
Tiempo (minutos)
DISCUSIÓN DE RESULTADOS En las tablas anteriores, se dio a conocer que en las muestras realizadas cada 10 min, los ml de Tiosulfato gastados en la titulación fueron aumentando; y en el caso de la temperatura se mantuvo constante (28 C). ̊
Así mismo la secuencia de colores que se dieron en la reacción fue igual en cada muestra: -Café -Amarillo -Transparente -Negro -Café
CUESTIONARIO 1.- ¿Qué tipo de función se obtiene cuando se hace la gráfica del inverso de la concentración de persulfato de potasio contra tiempo de reacción? se obtiene una ecuación cuadrática, que es la que más se ajusta a los datos.
inverso de [] de persulfato vs tiempo 12.8 y = -0.0004x2 + 0.0483x + 11.309 R² = 0.9928
12.6 o t 12.4 a f l 12.2 u s r e 12 p e d 11.8 1 ^ ] [ 11.6
11.4 11.2 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Tiempo en minutos
2.- ¿Qué indica la ordenada al origen de la gráfica? Es la concentración inicial, es decir los moles que se encontraban en el tiempo cero de la reacción. El hecho que tengamos una ordenada, y después siga una gráfica con pendiente positiva, pero que está sea por graficar el inverso de la concentración, significa que la concentración de dicha especie química está disminuyendo con el tiempo. 3.- ¿Cómo se comprueba que la reacción es de segundo orden y que significa esto? Cómo pudimos observar en la práctica anterior, si nosotros graficamos el inverso de la concentración y está gráfica nos da una pendiente positiva, esto significa que la reacción el segundo orden. Esto significa que la velocidad de reacciones proporcional al cuadrado de la concentración.
CONCLUSIÓN Chatú Domínguez Eduardo Antonio Se logró desarrollar la práctica, haciendo las titulaciones de yoduro de potasio + persulfato de potasio y calculando los moles y concentración de los reactivos. La presencia del catalizador FESO 4 no modifica el orden de reacción ya que al graficar los datos de la concentración de persulfato vs el tiempo se observa una gráfica similar a la de la práctica 1 (reacción de oxidación de yoduro con persulfato), sin embargo aumenta la velocidad de reacción modificando la constante de velocidad ya que la constante de velocidad se puede alterar por varios factores (en relación a la cantidad de reactantes suministrados, cambio de concentración por la adición del catalizador)
CONCLUSIÓN Marín Velázquez Miguel Ángel En esta práctica como en la anterior, se observó la velocidad de una reacción química, en la primera práctica se llevó acabó la reacción sin la presencia de ningún catalizador. En esta práctica la misma reacción química si llevó a cabo en presencia de un catalizador, esto nos dio como resultado una velocidad de reacción mayor a la anterior. En conclusión, podemos decir que las reacciones químicas se ven en afectadas por muchas condiciones, entre ellas la presencia de un catalizador, estos pueden ser muy útiles análisis cinético de las reacciones, pues nos ayudan a entender cómo podemos afectar la velocidad de reacción cuando necesitamos que se lleve a cabo de manera más rápida.
CONCLUSIÓN Moguel Castillo Daniela En la práctica llevada a cabo, pudimos concluir que en los 50 minutos llevados en las reacciones de las muestras (10 min por muestra), los ml de Tiosulfato fueron aumentando y la temperatura se mantuvo constante, ya que no cambió más que 0.5 ̊ C. La secuencia de colores dados en la reacción no cambió en ningún momento, a pesar de los minutos que se llevaba en reaccionar, tanto la muestra 1 que fue de 50 seg y la muestra 5 de 1:40 min. Por lo tanto, entre más tiempo pasaba en reposar la solución de yoduro más persulfato de potasio, más tiempo tardaba en reaccionar el tiosulfato en dicha solución.
CONCLUSIÓN Navarro Gallegos Rodrigo Al igual que la práctica anterior se logró determinar las concentraciones en la solución y de igual manera se volvió a observar la velocidad de la reacción con el paso del tiempo. Con esto pudimos determinar la velocidad de la reacción a través del mecanismo de la titulación.
CONCLUSIÓN Ruiz Alvarado Daniela del Rocío Se lograron cumplir los objetivos planteados en estas prácticas realizadas de Cinética Química y Biológica.
La velocidad de reacción varia en relación a la cantidad de reactantes suministrados. La reacción de yoduro de potasio con persulfato es interpretada por un orden de reacción global igual a 2 y cada reactivo se comporta de primer orden con respecto a velocidad. La presencia del catalizador FESO4 no modifica el orden de reacción, sin embargo, aumenta la velocidad de reacción modificando la constante de velocidad.
CONCLUSIÓN Vargas Tomas Mayra Cristel. Se cumplieron los objetivos, la reacción de yoduro de potasio con el persulfato se toma como de segundo orden mientras que cada reactivo se interpreta como de primer orden con respecto a la velocidad. La presencia del catalizador que usamos no modifica el orden de reacción, justo como dice su teoría, pero su velocidad de reacción aumenta y con ello modifica la constante de velocidad. La velocidad de la reacción tiende a variaren relación a la cantidad de reactantes suministrados.
CÁLCULOS. Persulfato de potasio (K 2S208). () = 0.1 M
(K2S208)=n/v= (K2S208)= (gr/pm)/v
Pm =270 gr/mol
Gr= (K2S208).v.pm
V =50 ml
Gr= (0.1mol)(0.05L)(279gr/mol)= 1.35gr
Tiosulfato de sodio (Na 2S203). () =0.1 M
(Na2S203)=n/v= (Na2S203)= (gr/pm)/v
V =150 ml = 100 ml
Gr= (Na2S203).v.pm
Pm =158 g/mol
Gr= (0.1mol)(0.10L)(158gr/mol)= 1.58gr
Yoduro de potasio (KI). () =0.2 M
(KI)= n/v= (KI) =(gr/pm)/v
V =50 ml
Gr= (KI).v.pm
Pm =166 gr/mol
Gr= (0.2mol)(0.05L)(166gr/mol)= 1.66gr
BIBLIOGRAFIA
Castellan W. Castellan.Fisicoquimica, 2ª Edición, Mexico 1998, pp. 855 Clyde M. Fisicoquímica. 2ª Edición, Editorial Mc Graw Hill, México, 1984, pp. 198 -205. H.E. Avery. Cinettica Quimica Basica y Mecanismos de reaccion, Editorial Reverte, España 1982, pp.13 H. Scott Fogler, Elementos de Ingeniería De las Reacciones Químicas, pág. 582 http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/orden-de-reaccion J.A. García Pérez; Química teoría y problemas; pág. 108 Raymond Chang, Química, Mc Graw Hill, 6a Edición, México, 1999, pp. 140, 539 y 543. Gormley P., Determination of a rate law, Science Teachers Resource Center. http://chem.lapeer.org/Chem2Docs/Rate.Eq.html
