UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA CIUDAD UNIVERSITARIA
LABORATORIO DE Equilibrio y Cinetica REPORTE PRÁCTICA #9 “INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA SOBRE LA RAPIDEZ DE LA REACCIÓN.” (CINÉTICA DE YODACIÓN DE LA ACETONA.)
INTEGRANTES:
Equipo: 4 FECHA DE ENTREGA 04 / 11 / 16 1. OBJETIVO GENERAL Estudiar el efecto de la temperatura sobre la rapidez de reacción. 2. OBJETIVOS PARTICULARES a. Determinar la constante de rapidez de reacción a varias temperaturas. b. Obte Obtene nerr la ener energí gía a de acti activa vaci ción ón de reac reacci ción ón y el fact factor or prepre-ex expo pone nenc ncia iall de la ecuación de Arrhenius.
PROBLEMA Obtener la ecuación que relaciona la variación de la constante de rapidez de reacción con la temperatura.
INTRODUCCIÓN. La energía de activación es la energía mínima que se requiere para iniciar una reacción química, o también definida como la altura de la barra de energía que se opone a la formación de productos. En una reacción química el aumento de la velocidad con respecto a la temperatura no es lineal, sino que sigue una ecuación basada en tres factores: -
Energía mínima necesaria para la reacción. (Ea) Número de colisiones que ocurren por segundo. Fracción de colisiones con la orientación apropiada.
La teoría de colisiones establece que para que se produzca la reacción entre átomos, ione o moléculas éstos deben colisionar entre sí. Una colisión será eficiente si las especies reaccionantes poseen una cierta energía mínima para ordenar los electrones, romper los enlaces y formar otros nuevos; y si tienen la colisión adecuada cuando se produce la colisión. La teoría del estado de transición de Eyring establece que los reactivos pasan por un estado intermedio de corta duración y elevada energía, llamado estado de transición (esto antes de formar los productos). La energia de activacion aporta mucha infracción, pero entre lo más destacable es que un valor pequeño de energía de activación indica que el proceso fue o será realizado rápidamente. Por lo tanto cuanto mayor es la energia de activacion, menos o mas lento sera la transferencia de reactivos a productos en la reacción. La energía de activación (Ea) se ve afectada por la temperatura, por lo tanto a diferentes temperaturas se requiere una energía mínima distinta para dar inicio a la reacción, por lo que experimentalmente resulta importante mantener los reactivos a temperatura de trabajo para no modificar la Ea de la reacción.
RESULTADOS
CORRIDA A Temperatura ambiente: 18 ºC t(seg)
Abs
C
lnC
1/C
0
0.369
0.000591636
-7.432618612
1690.227834
30
0.36
0.00057702
-7.457633813
1733.042499
60
0.35
0.00056078
-7.486182712
1783.231972
90
0.341
0.000546163
-7.512592697
1830.954505
120
0.333
0.000533171
-7.536668491
1875.571124
150
0.322
0.000515307
-7.570748617
1940.592499
180
0.314
0.000502314
-7.596284636
1990.785645
210
0.303
0.00048445
-7.632496624
2064.197117
240
0.294
0.000469834
-7.663132104
2128.413412
270
0.285
0.000455217
-7.694735858
2196.753478
300
0.274
0.000437353
-7.734770316
2286.483476
330
0.266
0.000424361
-7.764927143
2356.486797
360
0.256
0.00040812
-7.803948871
2450.258655
390
0.246
0.00039188
-7.844555343
2551.802735
420
0.237
0.000377263
-7.882566676
2650.667241
450
0.228
0.000362647
-7.922080157
2757.50112
480
0.218
0.000346407
-7.967896691
2886.779184
510
0.208
0.000330166
-8.015913595
3028.775209
540
0.198
0.000313926
-8.06635293
3185.463011
570
0.189
0.00029931
-8.114031451
3341.020076
600
0.179
0.000283069
-8.169818363
3532.702238
630
0.17
0.000268453
-8.222834311
3725.045372
660
0.159
0.000250589
-8.291697557
3990.602722
690
0.15
0.000235972
-8.351795745
4237.783895
720
0.14
0.000219732
-8.423101781
4550.997783
750
0.131
0.000205116
-8.491936287
4875.296912
780
0.121
0.000188875
-8.574423256
5294.496991
810
0.111
0.000172635
-8.664331031
5792.568203
840
0.101
0.000156395
-8.763127997
6394.080997
870
0.091
0.000140154
-8.872766718
7134.994206
900
0.081
0.000123914
-8.995923378
8070.117955
930
0.072
0.000109298
-9.121436079
9149.331352
960
0.063
9.46813E-05
-9.264994223
10561.74957
990
0.053
7.84409E-05
-9.453164755
12748.4472
1020
0.044
6.38246E-05
-9.659371797
15667.93893
1050
0.034
4.75842E-05
-9.9530088
21015.35836
1080
0.025
3.29679E-05
-10.31997543
30332.51232
1110
0.017
1.99756E-05
-10.82099705
50060.97561
1140
0.01
8.60739E-06
-11.6628895
116179.2453
1170
0.004
-1.13683E-06
0
-879642.8571
1200
0
-7.63297E-06
0
-131010.6383
Corrida B Temperatura: 28 ºC t(seg)
Abs
C
lnC
1/C
0
0.381
0.000611125
-7.400209618
1636.327398
30
0.358
0.000573772
-7.463278762
1742.853099
60
0.341
0.000546163
-7.512592697
1830.954505
90
0.325
0.000520179
-7.561338259
1922.416485
120
0.311
0.000497442
-7.606031302
2010.284035
150
0.296
0.000473082
-7.656242652
2113.800206
180
0.281
0.000448721
-7.709109084
2228.555917
210
0.268
0.000427609
-7.757302249
2338.587163
240
0.253
0.000403248
-7.815958623
2479.863069
270
0.239
0.000380512
-7.87399397
2628.040973
300
0.226
0.000359399
-7.931077069
2782.422052
330
0.212
0.000336663
-7.996429297
2970.332851
360
0.199
0.00031555
-8.06119296
3169.068451
390
0.185
0.000292814
-8.135974186
3415.141431
420
0.172
0.000271701
-8.210807708
3680.514047
450
0.159
0.000250589
-8.291697557
3990.602722
480
0.146
0.000229476
-8.379711026
4357.749469
510
0.132
0.00020674
-8.48404981
4836.999214
540
0.12
0.000187251
-8.583058889
5340.416305
570
0.107
0.000166139
-8.702686643
6019.061584
600
0.096
0.000148274
-8.816445528
6744.249726
630
0.083
0.000127162
-8.970048713
7863.984674
660
0.07
0.00010605
-9.15160428
9429.555896
690
0.059
8.81851E-05
-9.336072089
11339.77901
720
0.047
6.86967E-05
-9.58580923
14556.73759
750
0.034
4.75842E-05
-9.9530088
21015.35836
780
0.024
3.13439E-05
-10.37049122
31904.14508
810
0.015
1.67276E-05
-10.99845242
59781.5534
840
0.007
3.73528E-06
-12.49768719
267717.3913
870
0.001
-6.00893E-06
0
-166418.9189
900
0
-7.63297E-06
0
-131010.6383
Corrida C Temperatura: 33°C t(seg)
Abs
C
lnC
1/C
0
0.384
0.000615997
-7.392268867
1623.385183
30
0.355
0.0005689
-7.471806386
1757.779047
60
0.333
0.000533171
-7.536668491
1875.571124
90
0.31
0.000495818
-7.609301416
2016.868654
120
0.286
0.000456841
-7.6911746
2188.944188
150
0.259
0.000412992
-7.792081644
2421.352733
180
0.237
0.000377263
-7.882566676
2650.667241
210
0.212
0.000336663
-7.996429297
2970.332851
240
0.158
0.000248965
-8.29819953
4016.634051
270
0.111
0.000172635
-8.664331031
5792.568203
300
0.06
8.98092E-05
-9.317823407
11134.71971
330
0.043
6.22006E-05
-9.68514642
16077.0235
360
0.027
3.6216E-05
-10.22600964
27612.10762
390
0.13
2.03E-04
-8.499885454
4914.205906
420
0.004
-1.13683E-06
0
-879642.8571
Análisis
En la corrida A podemos apreciar que en las gráficas el orden más cercano a 1 fue la de orden cero en esta misma gráfica se observa que la C vs t es matemáticamente hablando una relación lineal ya que a mayor concentración mayor será el tiempo de reacción. En la corrida B el orden de reacción predominante es el orden 0 ya que tiene un valor de R más cercano a 0 que las otras gráficas del orden 1 y 2. En la corrida C se observa que la gráfica de orden 0 es la cual posee una R más cercana a uno. Con lo anterior mencionado se determina que las tres corridas tienen un orden cero pero de las corridas A,B,C la que tiene una R más cercana al uno es la corrida A de orden 0, por lo cual se deduce que a menor temperatura el tiempo de la reacción va a ser mayor. Las corridas A , B ,C se encuentran en orden descendente ya que a mayor temperatura menos era el tiempo que se llevaba a cabo la reacción y esto se puede verificar en las tablas de datos de cada corrida , ya que el orden de las corridas es A >B>C respecto al tiempo y datos obtenidos. Conocido ya el orden de la reacción, se pudo determinar que el valor de la pendiente corresponde a la constante de rapidez (Kps) para las tres corridas realizada. Como establece la ecuación de Arrhenius dicho valor está relacionado con el valor pre-exponencial que da razón de la frecuencia de las colisiones en el
proceso de yodación de acetona; y la energía de activación que es la energía mínima para dar iniciar la reacción. Dado que los procesos son realizados a diferentes temperaturas, y suponiendo que estas se mantienen constantes en todo momento se puede realizar una linealización de la ecuación de Arrhenius en donde la pendiente indica el cociente de la energía de activación entre la constante universal de los gases y la ordenada al origen el logaritmo natural del valor pre-exponencial. Bajo las condiciones en que fue realizada la experimentación se obtuvo un valor de energía de activación de 72325.1488 J/mol y un valor pre-exponencial de 5075826.87 mol/Ls. Es importante señalar que los valores no pueden considerarse del todo certeros dado que, a pesar de intentar mantener constante la temperatura de trabajo en cada corrida, factores ajenos como descensos en la temperatura ambiental pudieron ocasionar variaciones que aunque parecieran insignificantes tienen una gran repercusión en los resultados. Conclusiones.
A partir del comportamiento de nuestras gráficas experimentales podemos concluir que a mayor temperatura se obtienen menos datos de absorbancia, y se llega a el 0 en un tiempo menor, por lo que podemos decir que la velocidad de reacción aumenta mientras aumenta la temperatura de las muestras problema. Cuanto mayor es la Temperatura de operación, mayor es el valor de la constante de rapidez k y por tanto, mayor es la velocidad de reacción. También la velocidad de reacción aumenta al aumentar la temperatura ya que al aumentar la energía cinética de las moléculas, las colisiones son más frecuentes y la reacción se da más rápidamente.
Bibliografía. -
Whitten, K. (1988) . Química general. México: Nueva editorial Iberoamericana. pp 379-381 Ecuación de Arrhenius. Teoría de las colisiones. Teoría del estado de transición. Consultado 27 Octubre 2016. Disponible en http://depa.quimica.amyd.
