“UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA” FACULT FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIE RÍA QUÍMICA Y METALURGIA ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL AGROINDUSTRIAL Química II (QU-142)
PRÁCTICA Nº 02
“CIN CINÉTI ÉTICA CA QUÍMICA QUÍM ICA I” PROFESOR DE TEORÍA M.Cs. BARBOZA PALOMINO, Gloria Inés. PROFESOR DE PRÁCTICA Ing. DÍAZ MALDONADO, Wuelde César. ALUMNOS
! YANAM POMACANC!ARI, Luis Angel. " #$INO YANAM, Rodrigo. " !$ARCAYA !$ARCAYA AC%&%DO, Ar'uro.
DÍA Y HORA DE PRÁCTICAS ($%&%) de *+AM " -+AM. FECHA DE E"ECUCIÓN FECHA DE ENTREGA
/0 / 0 -1
AYACUCHO # PER$ 20%&
PRESENTACIÓN La 2iné'i2a 3u45i2a, es la 6ar'e de la 3u45i2a 3ue es'udia la 7elo2idad o la ra6ide8 2on la 3ue se lle7an a 2a9o las rea22iones 3u45i2as, los :a2'ores 3ue al'eran ;2o5o los rea2'an'es se 'rans:or5an en 6rodu2'os<. La 2iné'i2a 3u45i2a es'= en la na'urale8a, la indus'ria > en la 7ida 2o'idiana > 6ode5os 7er en e?e56los 5u> 2laros 2o5o 2uando en los @ogares los ali5en'os se 2onser7an 6or 5=s 'ie56o en una re:rigeradora, 6or3ue al dis5inuir la 'e56era'ura la 7elo2idad de des2o56osi2in dis5inu>e, 2uando una 6lan'a se desarrolla > 2re2e 6or rea22iones 9io3u45i2as, es'as a2eleran al agregar un :er'ili8an'e. %l an=lisis de las 7elo2idades de las rea22iones 3u45i2as 6ro6or2iona 7aliosas in:or5a2iones res6e2'o a 25o se reali8an es'os 2a59ios > 3ue :a2'ores in:lu>en en la ra6ide8 los 5is5os. Al :inali8ar la 6r=2'i2a se ea5in algunos :a2'ores 3ue in:lu>en en la 7elo2idad de las rea22iones 3u45i2as. La 2o56rensin de es'os :a2'ores es la 2la7e 6ara 2on'rolar los 6ro2esos 3u45i2os, 7ere5os 2o5o los da'os 2iné'i2os 6ueden dar la 2laridad 6ara en'ender las e'a6as 6or las 2uales las rea22iones 3u45i2as se lle7an a 2a9o ;5e2anis5o< > 6ueden 6er5i'ir la sele22in de las 2ondi2iones de 6resin > 'e56era'ura 6ara el 5a>or rendi5ien'o de la rea22in.
CINÉTICA QUÍMICA I I'
OB"ETIVOS %s'udiar 2uali'a'i7a5en'e los :a2'ores 3ue a:e2'an la 7elo2idad de una rea22in 3u45i2a.
II'
NOCIONES TEÓRICAS CINÉTICA QUÍMICA I
La 2iné'i2a 3u45i2a es'udia la 7elo2idad o la ra6ide8 2on la 3ue se e:e2'a una rea22in 3u45i2a, los :a2'ores 3ue las al'eran > el 5e2anis5o de la rea22in ;de 2o5o los rea2'an'es se 'rans:or5an en 6rodu2'os<. A nues'ro alrededor 6ode5os o9ser7ar di7ersos 2a59ios 3u45i2os 3ue o2urren 2on di:eren'es 7elo2idades, as4 2o5o el res3ue9ra?a5ien'o > 6eladura de 6in'ura e6ues'a al sol, la des2o56osi2in de los ali5en'os den'ro de una re:rigeradora > la 2orrosin de la 2a6o'a de un au'o57il 2on 6uer'as > 7en'anas 5e'=li2as. %s'os 2a59ios son rea22iones 3ue o2urren 2on 5u2@a len'i'ud, > nos 6regun'a5os 25o lograr 3ue no se lle7en a 2a9o, 6ero a su 7e8 desea5os 3ue 6ro2esos 2o5o el 2re2i5ien'o de las 6lan'as, la :er5en'a2in de la glu2osa, la 2ura2in de las @eridas, la 2o22in de ali5en'os > la des2o56osi2in de la 9asura se den 2on 5a>or ra6ide8. )era 6osi9le elloE %l an=lisis de las 7elo2idades de las rea22iones 3u45i2as 6ro6or2iona 7aliosas in:or5a2iones res6e2'o a 25o se reali8an > 3ue :a2'ores in:lu>en en la ra6ide8 de los 5is5os. %n los l'i5os aFos se agudi8o la 2on'a5ina2in a59ien'al, 6rin2i6al5en'e la 2on'a5ina2in del aire 2on los gases 'i2os ;)O, NO, NO > CO< > el 6lo5o 3ue e5ana 6or el 'u9o de es2a6e de los 7e@42ulos. Ciné'i2a 3u45i2a nos 6ro6or2iona una :or5a de eli5inar es'as sus'an2ias. As4, 6or e?e56lo el NO se 'rans:or5a en sus ele5en'os 2o56onen'es ;N > O< > el CO en CO , @a2iendo uso de los 2on7er'idores 2a'al4'i2os.
V()*+,-.- -( R(.++,/ Q13,+. 456 La 7elo2idad de una rea22in 3u45i2a es la 5edida de la ra6ide8 2on la 3ue se 2onsu5en los rea2'an'es o se :or5an los 6rodu2'os. %s'a ra6ide8 nos indi2a la 7aria2in de la 2on2en'ra2in de rea2'an'es o 6rodu2'os 6or unidad de 'ie56o.
V 7
Variacionde concentracionde reactantes o productos unidad detiempo
a< V()*+,-.- 3(-,. 456 %s la 5edida de la 7aria2in de 2on2en'ra2in de un rea2'an'e o un 6rodu2'o en 2ier'o in'er7alo de 'ie56o. aA 9B
VA 7
2C dD
− Δ [ A ]
VA 7
Δt
+ Δ [ D ] Δt
Dnde+
VA 7elo2idad 5edia de 2onsu5o de A VD 7elo2idad 5edia de :or5a2in de D
8 in'er7alo de 'ie56o
%l signo nega'i7o 6ara la 7aria2in de 2on2en'ra2in de rea2'an'es, signi:i2a 3ue se 'ra'a de dis5inu2in > el signo 6osi'i7o 6ara los 6rodu2'os, signi:i2a 3ue se 'ra'a de un au5en'o.
9< V()*+,-.- ,98.8:(. 4V6 La 7elo2idad ins'an'=nea 5edia es la 5edida de ra6ide8 2on la 3ue se 2onsu5e un rea2'an'e o se :or5a un 6rodu2'o en un de'er5inado ins'an'e, es de2ir, en un 'ie56o es6e24:i2o. aA 9B
2C dD
−d [ A ]
VA 7
−d [ B ]
V B 7
dt
V C 7
dt
+ d [ C ]
V D 7
dt
+ d [ D ] dt
Dnde+ d [ A ] dt
deri7ada de la 2on2en'ra2in del rea2'an'e A res6e2'o al 'ie56o.
La 7elo2idad 5edia ; 5< es 6ro6or2ional al n5ero de 5oles ; 2oe:i2ien'es< de 2ada sus'an2ia, lo
5is5o o2urre 2on la 7elo2idad ins'an'=nea 4&< 6or lo 'an'o 6ara la rea22in general 6lan'eada 'ene5os+ &7 1
d
;
+ d [ D ] dt
1
a
;
−d [ A ] dt
<7
1
b
;
−d [ B ] dt
<7
1
c
;
+ d [ C ] dt
<7
<
T(*=.9 9*>=( ).9 R(.++,*(9 Q13,+.9 %is'en dos 'eor4as+
.' T(*=. -( ).9 +*),9,*(9'! %s'a 'eor4a sos'iene 3ue 6ara 3ue una rea22in 6ueda 6rodu2irse, las 6ar'42ulas de los rea2'an'es ;='o5os, iones o 5olé2ulas< de9en reali8ar un 2@o3ue e:i2a8 o 2olisin e:e2'i7a. >' T(*=. -() +*3?)(@* .+8,5.-*'! %s'a 'eor4a en:a'i8a el es'ado in'er5edio o es'ado a2'i7ado. Las 6ar'42ulas de las sus'an2ias rea22ionan'es ;='o5os, iones o 5olé2ulas< in'era2'an 6ara :or5ar una es6e2ie in'er5edia en're los rea2'an'es > los 6rodu2'os de 5u> 2or'a dura2in lla5ada 2o56le?o a2'i7ado, 3ue 9ien se diso2ia de nue7o en los rea2'i7os ini2iales o :or5a 5olé2ulas de los 6rodu2'os. F.+8*=(9 1( ,)1( ( ). 5()*+,-.- -( ). =(.++,/ Na'urale8a de los rea2'i7os ;rea2'an'es< Grado de di7isin de slido > l43uidos He56era'ura Con2en'ra2in de sus'an2ias rea22ionan'es Presen2ia de 2a'ali8adores
III'
MATERIALES EQUIPOS Y REACTIVOS UTILIADOS A' MATERIALES
&aso 6re2i6i'ado Hu9o de ensa>o Hr46ode Gradilla Me2@ero de 9unsen Malla de as9es'o Pi6e'a Pro9e'a %s6='ula Mor'ero
B' REACTIVOS
IV'
Car9ona'o de 2al2io Per5angana'o de 6o'asio 2ido sul:ri2o 2on2en'rado 2ido o=li2o )ul:a'o :erroso Perido @idrogeno Diido de 5anganeso 2ido 2lor@4dri2o.
PROCEDIMIENTO EPERIMENTAL
ENSAYO %'! EFECTO DE LA SUPERFICIE DE REACCIÓN •
•
&er'er 1 5L de solu2in de !Cl N en dos 'u9os de ensa>o.
Ho5ar dos 6eda2i'os de 2ali8a de igual 'a5aFo, 'ri'urar uno de ellos en un 5or'ero @as'a redu2irlo a 6ol7o.
•
Pro2eder si5ul'=nea5en'e+ a uno de los 'u9os de?ar 2aer el 'ro8o de 2ali8a > al o'ro agregar el 6ol7o.
O>9(=5.= ( 1 81>* -( (9.* ). =(.++,/ 9( -(9.==*)). +* =.?,-( ?*= 1J La rea22in se reali8a 2on 5a>or ra6ide8 en el 'u9o n5ero la 2ual 2on'iene 2ali8a 5olida. Por3ue 2uando la 2ali8a se en2uen'ra en 6ar'42ulas 6e3ueFas se des2o56one 5=s r=6ido > se li9era el CO
ENSAYO 2'! EFECTO DE LA NATURALEA DE LAS SUSTANCIAS REACCIONANTES
•
•
•
%n dos 'u9os de ensa>o 2olo2ar 5L de solu2in de 6er5angana'o de 6o'asio ,-M > dos go'as de =2ido sul:ri2o 2on2en'rado.
Pro2eder si5ul'=nea5en'e+ al 6ri5er 'u9o agregar -5L de =2ido o=li2o, ! CO1, > al segundo -5L de sul:a'o :erroso en solu2in.
O9ser7ar > 2on'rolar el 'ie56o de rea22in.
O>9(=5.+,*(9 %n el 6ri5er 'u9o de ensa>o se o9ser7 3ue al 6oner el 6er5angana'o de 6o'asio
;7iole'a< > las go'as de =2ido sul:ri2o no su2ede nada 6ero al e2@ar el =2ido o=li2o 2o5ien8a a @er7ir > a li9erar oigeno 2a59iando de 2olor de 7iole'a a ro?o guindo 6ero la de2olora2in :ue len'a.
%n el segundo 'u7o al igual al 6rin2i6io no su2ede nada, 6ero al e2@ar sul:a'o :erroso,
2a59ia de 2olor 2a:é > luego a5arillo 6ero sigue @ir7iendo des6ués de un 'ie56o de J a K 5inu'os 2a59ia de 2olor 9lan2o.
E +1:) -( )*9 81>*9 ). -,9*)1+,/ 9( -(+*)*=. +* 3.*= -( =.?,-( ?*= 1J La de2olora2in 2on 5a>or ra6ide8 :ue en el 'u9o del sul:a'o :erroso, >a 3ue 6or la :r5ula de la 5olé2ula de enla2es se ro56e 2on :a2ilidad. ECUACION QUIMICA T1>* NK % MnO1 !)O1 !CO1 T1>* NK 2 MnO1 !)O1 e)O1
CO )O1 Mn)O1 !O e ;)O1< Mn)O1 )O1 !O
ENSAYO '! EFECTO DE LA TEMPERATURA %n dos 'u9os 2olo2ar 6er5angana'o de 6o'asio .-M > dos go'as de =2ido sul:ri2o 2on2en'rado.
Al 6ri5er 'u9o agregar 2ris'ales de =2ido o=li2o ;,Jg<, agi'ar > de?ar re6osar. Con'rolar el 'ie56o en 3ue desa6are2e el 2olor 6ur6ura del ion 6er5angana'o.
E) 8,(3?* ( 1( -(9.?.=(+( () +*)*= ?1=?1=. 1( ( 3, % 9(' Re6e'ir la e6erien2ia an'erior, 6ero a la 'e56era'ura de K C en 9aFo Mar4a.
E) 8,(3?* ( 1( -(9.?.=(+( () +*)*= ?1=?1=. 1( ( %3, & 9('
O>9(=5.= .*8.= )*9 8,(3?*9 -( =(.++,/ (?),+.= () ((+8* -( ). 8(3?(=.81=. 9*>=( ). 5()*+,-.- -( =(.++,/' La 'e56era'ura 2u56le un rol 5u> i56or'an'e >a 3ue agili8a la rea22in .Por 3ue a 5a>or 'e56era'ura es 5a>or la 7elo2idad de rea22in. Al in2re5en'arse la 'e56era'ura au5en'a la energ4a 2iné'i2a de las 5olé2ulas, 6or lo 'an'o @a9r= 5a>or n5ero de 5olé2ulas 2on energ4a su:i2ien'e ;%2 Q%a< 6ara reali8ar el 2@o3ue e:i2a8 ade5=s la :re2uen2ia de 2olisiones se in2re5en'ara.
or5ule las rea22iones 3u45i2as. %N %L H$BO N-
KMnO4 + H2SO4 + H2C2O4
CO2 + K 2SO4 + MnSO4 + H2O
%N %L H$BO N
KMnO4 + H2SO4 + H 2C2O4+ color H2O
CO2 + K 2SO4 + MnSO4 +
ENSAYO &'! EFECTO DE UN CATALIADOR Colo2ar en una 6ro9e'a -5L de solu2in de 6erido de @idrogeno ;agua oigenada<. O9ser7ar si @a> des2o56osi2in del 6erido.
Lugo in'rodu2ir un 'errn de MnO a la solu2in de ! O .Ano'ar sus o9ser7a2iones > es2ri9ir la e2ua2in 3u45i2a.
OBSERVACIONES Al in'rodu2ir el 'errn de MnO al 'u9o de ensa>o 3ue 2on'iene la solu2in de !O, o9ser7a5os 3ue hay fuerte desprendimiento de hidrogeno. El MgO4 no participa en la reacción es solo un cataliador. Y el 2olor 2a59ia a un 2olor os2uro.
E+1.+,/ 13,+.' !O
O H 2O
ENSAYO '! EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN
•
•
Colo2ar 5L de !Cl M en un 'u9o > 5L de !Cl ,-M en o'ro 'u9o.
Adi2ionar a 2ada 'u9o una 'ira de Magnesio 6ulida > o9ser7ar la 7elo2idad de las rea22iones.
TUBO +* HC) M La 7elo2idad de rea22in es 5a>or. TUBO +* HC) 0%M La 7elo2idad de rea22in es 5enor.
•
%6li2ar sus o9ser7a2iones > :or5ular las e2ua2iones.
OBSERVACIONES Al in'rodu2ir la 2in'a de 5agnesio al 'u9o de ensa>o 3ue 2on'iene la solu2in de !Cl, o9ser7a5os 3ue se des6rende @idrogeno. E+1.+,/ 13,+. !Cl Mg
MgCl ! V'
CUESTIONARIO
%6 P*= 1 1 8=*+* 9( 1(3. )(8.3(8( ( () .,=( () .9(== *>8(,-* -() 3,93* 8=*+* (9?.=+,-* (?)*8. +1.-* 9( )( 1(3.J %l 'ron2o se 3ue5a len'a5en'e 6or3ue el 'ron2o se en2uen'ra en 5a>or 6ro6or2in de 'a5aFo > es 6or eso 3ue la 2o59us'in es len'a.
;CK!-OJ<O
CO!O2alor
%l aserr4n o9'enido e6lo'a >a 3ue se en2uen'ra :ina5en'e di7idido.
26 T(,(-* ( +1(8. ).9 +*),9,*(9 3*)(+1).=(9 (?),1( ?*= 1 1 .13(8* -( ). +*+(8=.+,/ -( 1 =(.+8.8( ?1(-( .13(8.= ). 5()*+,-.- -( =(.++,/' La 7elo2idad de rea22in de6ende 'a59ién de las +.=.+8(=98,+.9 13,+.9 de las di:eren'es sus'an2ias 3ue 6ar'i2i6an del 6ro2eso de la rea22in, as4 2o5o 'a59ién de su es'ado :4si2o, 2on2en'ra2in de rea2'i7os, 'e56era'ura e in2luso de la 6resen2ia o no de 2a'ali8adores. La 7elo2idad es de6endien'e de la 2on2en'ra2in 3ue @a>a de los rea2'i7os, sin e59argo, eis'en 2asos en los 3ue la 7elo2idad de rea22in de6ende de las 2on2en'ra2iones de 2ada es6e2ie 3ue no a6are2en en la e2ua2in es'e3uio5e'ria de la rea22in 6ro9le5a.
6 M(+,*( -*9 .+8*=(9 1( .13(8( ).9 5()*+,-.-(9 -( 1. =(.++,/ (?),1( ?*=1( *+.9,*. (98( .13(8*' C*+(8=.+,/ -( )*9 =(.+8,5*9' )e 6uede 2o56ro9ar 2ien'4:i2a5en'e 3ue la 7elo2idad 2re2e 2uando lo @a2en las 2on2en'ra2iones de las es6e2ies rea22ionas'e. Por lo general, en la 5a>or4a de las rea22iones, la 7elo2idad es de6endien'e de la 2on2en'ra2in 3ue @a>a de los rea2'i7os, sin e59argo, eis'en 2asos en los 3ue la 7elo2idad de rea22in de6ende de las 2on2en'ra2iones de 2ada es6e2ie 3ue no a6are2en en la e2ua2in es'e3uio5e'ria de la rea22in 6ro9le5a. L. 8(3?(=.81=. suele a:e2'ar de una 5anera 9as'an'e no'a9le a la 7elo2idad de las rea22iones 3u45i2as. Por lo general, un au5en'o de la 'e56era'ura 2ondi2iona un au5en'o de la 7elo2idad de la rea22in. Cuando las 'e56era'uras es'=n 6ri5as a la 'e56era'ura 3ue @a> en el a59ien'e, un au5en'o de -C 5ul'i6li2ar4a la 7elo2idad de la rea22in 6or dos. %n algunas rea22iones de 'i6o 9iolgi2as, es'e :a2'or 6odr4a 'ener una di:eren2ia 5u2@o 5a>or.
VI'
CONCLUSIÓN
Pudi5os o9ser7ar 5u> 2lara5en'e 3ue en la 7elo2idad de rea22in eis'en 7arios :a2'ores
3ue la 6ueden al'erar lo 3ue es'udia5os en es'e e6eri5en'o :ue la 2on2en'ra2in > 3ue a
5a>or 2on2en'ra2in 5=s r=6ido se e:e2'a la rea22in, > a 5a>or 'e56era'ura es 5=s r=6ida la rea22in eso 3ue 9ien de5os'rado. La 7elo2idad de rea22in de6ende 'a59ién de las +.=.+8(=98,+.9 13,+.9 de las di:eren'es sus'an2ias 3ue 6ar'i2i6an del 6ro2eso de la rea22in, as4 2o5o 'a59ién de su es'ado :4si2o, 2on2en'ra2in de rea2'i7os, 'e56era'ura e in2luso de la 6resen2ia o no de 2a'ali8adores.
VII'
BIBLIOGRAFÍA
&OG%L ARH!$R I .-S*1 T#u45i2a Anal4'i2a Cuali'a'i7aU %di2. a6elus8 Buenos Aires V
Argen'ina. Blog dedi2ado a la 3u45i2a inorg=ni2a la9ora'orio. ull#u45i2a. Dis6oni9le en+ @''6+00.:ull3ui5i2a.2o50 .3ui5i2a.una5 P. W. A'Xins. #u45i2a, 5olé2ulas, 5a'eria, 2a59io, %di'. O5ega. Bar2elona, -SS/, R. C@ang, #u45i2a, M2Gra"!ill. 1 %di2in. Méi2o, -SS, 66. -J. #u45i2a general Bron V le Ma> Paul Ander > An'@on> (. )onnessa, Prin2i6ios de #u45i2a, %d. Li5usa, Méi2o, -S/. @''6+00.5onogra:ias CIN%HICA #$IMICA.
