Universidad de Santiago de Chile Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Química Cinética y Reactores Químicos
INFORME EXPERIENCIA N°2:
“Descomposición
catalítica de Peróxido de
Hidrógeno en Solución acuosa y ambiente neutro”
CURSO
: Cinética y Reactores
INTEGRANTES
: Víctor Candia Cristian Riquelme Juan Valenzuela Ariela Varas
PROFESOR
: Pablo Donoso G
AYUDANTES
: Alvaro Navarro Camila Yanez
FECHA EXPERIENCIA : Viernes 28 de octubre FECHA DE ENTREGA
: Viernes 18 de noviembre
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1. RESUMEN .............................................................................................................. 3 2. MARCO TEÓRICO ...................................................... .................................................................................................... .............................................. 4 3. OBJETIVOS................................................................................................................ 9 4. DESARROLLO EXPERIMENTAL. ...................................................... ........................................................................ .................. 10 5. MATERIALES Y ACCESORIOS ................................................ ........................................................................... ........................... 12 6. MEDICIONES Y DATOS EXPERIMENTALES ................................................... ..................................................... 14 7. RESULTADOS .................................................... ........................................................................................................ ...................................................... 27 8. DISCUSIÓN.............................................................................................................. 28 9. CONCLUSIONES .................................................................................................... 29 10. RECOMENDACIONES ......................................................................................... .............................................................. ........................... 31 11. NOMENCLATURA ............................................................................................... ........................................................... .................................... 32 12. APÉNDICE. ............................................................................................................ ........................................................................ .................................... 33 APÉNDICE A: CÁLCULOS INTERMEDIOS. ................................................... ........................................................... ........ 33 A.1 Obtención de los parámetros para el cálculo de la constante cinética.................... 33 Tabla A .................................................. ........................................................................................................ ........................................................................ .................. 33 APÉNDICE B: CÁLCULOS. ....................................................................................... ............................................................ ........................... 50 B.1 Calculo de la masa de d e KI. ................................................... ....................................................................................... .................................... 50 B.2 Calculo de la concentración del peróxido al inicio................................................. 50 B.3 Calculo de los moles de O2. ................................................ .................................................................................... .................................... 51 B.4 Calculo de los moles de peróxido de hidrogeno que se desprendieron. ................. 51 B.5 Calculo de moles de peróxido de hidrogeno al inicio. ........................................... .......................................... . 51 B.5 Calculo de moles del peróxido en el Kitasato. ....................................................... ..................................... .................. 52 B.6 Calculo de la concentración del peróxido en el reactor. ......................................... 52 B.7 Cálculo de factor pre-exponencial. pre-ex ponencial. .............................................. ......................................................................... ........................... 52 B.8 Calculo de energía de activación. activa ción. ................................................ ........................................................................... ........................... 53 12. REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA ................................................... ..................................................................... .................. 54 13. CUESTIONARIO ................................................................................................... 55
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1. RESUMEN .............................................................................................................. 3 2. MARCO TEÓRICO ...................................................... .................................................................................................... .............................................. 4 3. OBJETIVOS................................................................................................................ 9 4. DESARROLLO EXPERIMENTAL. ...................................................... ........................................................................ .................. 10 5. MATERIALES Y ACCESORIOS ................................................ ........................................................................... ........................... 12 6. MEDICIONES Y DATOS EXPERIMENTALES ................................................... ..................................................... 14 7. RESULTADOS .................................................... ........................................................................................................ ...................................................... 27 8. DISCUSIÓN.............................................................................................................. 28 9. CONCLUSIONES .................................................................................................... 29 10. RECOMENDACIONES ......................................................................................... .............................................................. ........................... 31 11. NOMENCLATURA ............................................................................................... ........................................................... .................................... 32 12. APÉNDICE. ............................................................................................................ ........................................................................ .................................... 33 APÉNDICE A: CÁLCULOS INTERMEDIOS. ................................................... ........................................................... ........ 33 A.1 Obtención de los parámetros para el cálculo de la constante cinética.................... 33 Tabla A .................................................. ........................................................................................................ ........................................................................ .................. 33 APÉNDICE B: CÁLCULOS. ....................................................................................... ............................................................ ........................... 50 B.1 Calculo de la masa de d e KI. ................................................... ....................................................................................... .................................... 50 B.2 Calculo de la concentración del peróxido al inicio................................................. 50 B.3 Calculo de los moles de O2. ................................................ .................................................................................... .................................... 51 B.4 Calculo de los moles de peróxido de hidrogeno que se desprendieron. ................. 51 B.5 Calculo de moles de peróxido de hidrogeno al inicio. ........................................... .......................................... . 51 B.5 Calculo de moles del peróxido en el Kitasato. ....................................................... ..................................... .................. 52 B.6 Calculo de la concentración del peróxido en el reactor. ......................................... 52 B.7 Cálculo de factor pre-exponencial. pre-ex ponencial. .............................................. ......................................................................... ........................... 52 B.8 Calculo de energía de activación. activa ción. ................................................ ........................................................................... ........................... 53 12. REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA ................................................... ..................................................................... .................. 54 13. CUESTIONARIO ................................................................................................... 55
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1. RESUMEN
La experiencia se desarrolló el día viernes 28 de octubre del presente año, en el laboratorio de Cinética y Reactores Químicos Químico s perteneciente al departamento de ingeniería química de la Universidad de Santiago de Chile. La experiencia plantea como objetivo determinar experimentalmente la ecuación de velocidad de reacción y los parámetros cinéticos de la descomposición del peróxido de hidrogeno, además de verificar experimentalmente la acción del yoduro de potasio, en la reacción de descomposición del peróxido de hidrogeno hi drogeno en ambiente neutro. Para ello es que se dispone de un matraz de kitasato que cumple la función de un reactor discontinuo, el cual será agitado mediante un agitador magnético y una barra magnética, lo que favorece una mezcla homogénea. Dentro del reactor se realizan cinco corridas experimentales, en todas ellas el volumen de peróxido se mantiene constante en 15 mL, lo que varía el volumen de yoduro y oduro de potasio y agua, además de la l a temperatura. Para tres de las cinco corridas el volumen de yoduro varia de 25 mL, 35 mL a 45 mL, manteniendo la temperatura en 25°C, lo que permite observar el efecto de la sal sobre la reacción independiente de la temperatura. Para las dos corridas restantes se mantiene constate el volumen de la sal y varia la temperatura de 35 a 50°C, lo que permite estudiar el efecto de la temperatura en el desarrollo de la reacción. El aumento de la temperatura en la reacción trae como consecuencia la disminución de los tiempos de reacción, lo que se corroboro con la medición de los tiempos ti empos de descomposición del peróxido de hidrogeno, para las tres corridas experimentales a la misma temperatura se obtuvieron velocidades de reacción de Corrida 1: K obs = 0,0007 (s -1) (a 24°C),Corrida 2: Kobs = 0,0015 (s-1) (a 24,5°C) y Corrida 3: K obs = 0,0013 (s -1) (a 25°C) y para las corridas de volumen constate de la sal y aumento de temperatura y Corrida 4: K obs = 0,0014 (s-1) (a 36,5°C) y Corrida 5: K obs = 0,0048 (s -1) (a 54,5°C).
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2. MARCO TEÓRICO 2.1.Peróxidodehidrógeno
Más conocido como agua oxigenada, se sintetiza mediante tres procesos, el primero es el proceso cíclico de la antraquinona, el segundo mediante síntesis catalítica directa de oxígeno e hidrógeno y el tercero y más usado es a través de una electrolisis del ácido sulfúrico, donde la solución resultante se destila al vacío donde se separa rápidamente el vapor de la solución. Las ecuaciones para esta última síntesis electrolítica son: Para la electrolisis: 2H 2SO 4
H2S2 O8
H2
(Ec. 2.1)
Para la hidrólisis H 2S2 O8 H 2SO5
H 2O
H 2SO 5
H 2O H 2SO 4
H 2SO 4
H 2O 2
(Ec. 2.2) (Ec. 2.3)
En el comercio regular, la concentración de peróxido se expresa por volúmenes, donde se cumple la relación estequiométrica: estequiométrica: 2H2O2
2H2 O O2
(Ec. 2.4)
Donde los volúmenes corresponden a “ volúmenes volúmenes de oxigeno desprendidos por cada volumen de peróxido calentado” 1
Según la ecuación 2.4, se puede apreciar que el peróxido se descompone a agua y oxígeno, esta reacción, aunque favorable hacia el producto debido a la inestabilidad del peróxido durante el tiempo, debemos dejar pasar un tiempo indeterminado para que suceda en condiciones ambientales. Pero al agregar algunas sales iónicas como yoduro de potasio o cloruro férrico, estos actúan como catalizador para la formación f ormación favorable de oxígeno y en un un corto plazo de tiempo, las ecuaciones de reacción están descritas a continuación:
1
Extraído de: Saavedra F. Aldo. “Laboratorio de Diseño de Reactores I para Ingeniería Química” Universidad
de Santiago de Chile
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22 → → 2− 2
(Ec. 2.5) (Ec. 2.6)
Para el análisis cinético se considerara P: Peróxido de hidrogeno, Y: yoduro y I: yodo molecular. Por lo cual la velocidad de reacción para la descomposición de peróxido queda expresada:
() =
(Ec. 2.7)
Donde:
, ()
−
:
Constantes de velocidad
:
Concentración de peróxido de hidrógeno [M]
:
Concentración de yoduro de potasio [M]
:
Concentración de yodo molecular [M]
:
Velocidad de descomposición del peróxido de hidrógeno
Considerando el estado de transición para el compuesto I se puede obtener la concentración de este en función de las constantes de velocidad y la concentracion de yoduro.
=
(Ec. 2.8)
Al reemplazar la ecuación 2.8 en la 2.7 se obtiene:
() = 2
(Ec .2.9)
De acuerdo al modelo descrito se tiene:
Donde
() = =()
(Ec. 2.10)
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:
Constante de velocidad asociada a la reacción de la ecuación 2.1, sin catalizador
−
Para reacciones con estequeometría del tipo
→ →
(Ec. 2.11) (Ec. 2.12)
Se puede establecer una constante de velocidad observada, mediante la ecuacion 2.13, e integrando ecuacion 2.10 , se puede obtener:
=() =(1) =
Donde
:
Concentración inicial de peróxido [M]
:
Conversión molar de peróxido de hidrógeno
(Ec. 2.13) (Ec. 2.14)
Tiempo [s]
Figura 2.1. “Gráfico constante de velocidad observada en función de la concentración de catalizador .”
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Del ajuste de los datos experimentales de las corridas se obtienen los distintos valores de las constantes k. Posteriormente mediante el uso de la ecuación de Arrhenius, se pueden obtener los parámetros de esta como la energía de activación y el factor de frecuencia
:
= −
Dónde:
:
Factor de frecuencia
:
Energía de activación [cal/mol]
(Ec. 2.15)
Constante de los gases equivalente a 1,987[cal/molK]
T
Temperatura absoluta [K]
En la experiencia se midieron varios volúmenes de oxígeno, por lo tanto para cada volumen se tiene:
= ∙ ∙
Dónde:
:
Presión del sistema equivalente ala presion atmosférica [atm]
:
Volumen de oxígeno [L]
(Ec. 2.16)
Moles de oxígeno
La presión se puede considerar equivalente a la presión atmosférica por lo tanto mediante la extensión molar en base a la ecuación 2.4 se puede obtener los moles de A:
= 2 = 1
Dónde:
:
Moles de A iniciales
:
Moles de A
:
Moles de oxígeno iniciales
:
Extensión molar
(Ec. 2.17)
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= 0, = 2
“ Considerando densidad constante
se puede establecer la siguiente relación
para el cálculo de la concentración de A”2:
Dónde:
2
:
(Ec 2.18)
Volumen de la solución [L]
Extraído de: Saavedra F. Aldo. “Laboratorio de Diseño de Reactores I para Ingeniería Química” Universidad
de Santiago de Chile
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3. OBJETIVOS. 3.1.Objetivogeneral.
3.1.1 Estudiar la cinética de la reacción del peróxido de hidrógeno en presencia de un catalizador. 3.2.Objetivoespecífico.
3.1.1 Determinar experimentalmente la ecuación de velocidad de reacción y los parámetros cinéticos de la descomposición del peróxido de hidrogeno. 3.2.2 Verificar experimentalmente la acción del yoduro de potasio, en la reacción de descomposición del peróxido de hidrogeno en ambiente neutro.
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4. DESARROLLO EXPERIMENTAL. 4.1.Preparacionexperimental
Se llena el estanque de agua, donde posteriormente se sumerge una probeta de 500 ml de manera invertida que se llena de agua dejando dentro el nivel de aire que corresponde al nivel mínimo de la probeta, una vez sumergido se sujeta con una pinza que permite que se mantenga en la misma posición.
El matraz de kitasato se coloca sobre el agitador magnético con una barra magnética dentro y se conecta mediante una manguera al matraz previamente sumergido en el agua.
4.2.Desarrolloexperimental
Se prepara una solución de yoduro
Al matraz de kitasato se le agregan 260 ml de agua y los 25 ml de la solución de yoduro de potasio.
Con una jeringa se agregan 15 ml de peróxido de hidrogeno al matraz de kitasato y se tapa.
Se comienza a medir el tiempo una vez que la primera burbuja es transportada desde el matraz de kitasato por la manguera al matraz sumergido en el agua.
Se anota el tiempo cada vez que el agua es desplazada dentro del matraz 5ml, correspondientes a una raya de mismo.
Una vez que todo el volumen de agua es remplazado por gas, se termina la experiencia.
Se repite el mismo procedimiento para los valores indicados en la tabla.
Tabla 4.1: Volúmenes de reactivos a utilizar y sus respectivas temperaturas.
(ml) 15 15 15 15 15
(ml) 25 35 45 25 25
(ml) 260 250 240 260 260
Tª (C) 25 25 25 35 50
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4.3.Diagramadeflujo
El montaje experimental está condicionado bajo el siguiente armado del sistema:
Fig 4.1: “Montaje Experimental”
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5. MATERIALES Y ACCESORIOS 5.1.Equiposutilizados.
Equipos Balanza analítica
Descripción o especificación Fabricante: Jadever Precisión: ±0,05 g Rango de medición: 4 g – 1500 g
Agitador Magnético
Sin descripción
5.2.Materialeinstrumentosutilizados.
Material o instrumento Vaso precipitado
Descripción o especificación Capacidad: 500 mL, 100 mL Cantidad: 1 de cada uno
Matraz aforado
Capacidad: 250 mL Cantidad: 2
Matraz kitasato
Capacidad: 500 mL Cantidad: 1
Pipeta
Capacidad: 10 mL Cantidad: 1
Espátula metálica
Sin descripción
Manguera plástica
Sin descripción
Jeringa
Capacidad: 15 mL Cantidad: 1
Probeta
Capacidad: 500 mL Cantidad: 1
Termómetro
Escala: 0°C – 50° C Cantidad: 1
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5.3.Reactivos
Reactivo Yoduro de Potasio
Descripción o especificación Sólido almacenado
Peróxido de Hidrógeno
Embotellada y almacenada al 30% volumen Cantidad: 1
Agua destilada
Sin especificaciones
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6. MEDICIONES Y DATOS EXPERIMENTALES Las mediciones y datos experimentales corresponden a los valores obtenidos en la experiencia, los cuales son los datos iniciales para el cálculo y desarrollo de los objetivos 6.1Datosoperaciones
Tabla 6.1.: Datos de volumen de agua, volumen de peróxido de hidrogeno y volumen de yoduro de potasio y temperatura para cada corrida experimental. Corrida 1 2 3 4 5
VH202 (mL) 15 15 15 15 15
VKI (mL) 25 35 45 25 25
VH2O (mL) 260 250 240 260 260
T(°C) 24 24,5 25 36.5 54,5
6.2.Primeracorridaexperimental
Tabla 6.2.: Dato de tiempo que demora en acumular 5 ml de oxígeno en la probeta para la corrida experimental 1. Tiempo (s) 0 58,01 34,9 41,2 30,2 29,7 28,5 10 27 24,3 25,9 25,7 23 25,1 25,3 24,6 24 27
Volumen (mL) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
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Continuación Tabla 6.2 0,6 28,4 30,6 28,5 24,9 11,3 20,2 27 29,8 27,4 28,8 29,5 29,6 26,8 8,6 24,9 27,3 18 10,4 26,1 28,4 25,1 61 30 22,2 51,1 28,8 32,7 32,5 32 32,8 32,1 32,5 32,2 31,5 33,8 32,1 31,9 35,7
90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280
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Continuación Tabla 6.2 60,9 9,4 61,1 41,3 36,6 38,2 40,1 35,8 44,6 42,9 29,8 34,3 54 25,2 18,6 40,5 55,1 44 55,6 49,8 61,1 46,8 64,7 47,9 71,1 43,2 68,7 22,2 35,8 71,5 71,6 92,2 59,1
285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 350 355 360 365 370 375 380 385 390 395 400 405 410 415 420 425 430 435 440 445
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6.3.Segundacorridaexperimental
Tabla 6.3.: Dato de tiempo que demora en acumular 5 ml de oxígeno en la probeta para la corrida experimental 2. Tiempo (s) 0 18,1 16,4 23,6 13,7 22,5 16 12,6 24,5 16,2 8,2 11,5 14,5 19,2 13,1 14,5 12,3 14,3 20,5 15,2 25,4 18,6 18,7 16,2 24,2 17,6 23,4 13,7 19,5 16,7 16,8 23,6 16,3 15,4 15,4
Volumen (mL) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170
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Continuación Tabla 6.3. 21,5 14,8 27,2 13,8 19,4 18,6 16,4 26,4 19,6 18 14,8 11,4 15 26 32 22,8 15,6 25,6 28,7 30,1 5,8 25,3 15,8 34,5 15,9 15,1 32,2 19,4 18,7 13,1 17,8 32,6 18,5 19,3 17,6 20,3 38,4 12,7 11,5
175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 350 355 360 365
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Continuación Tabla 6.3. 22,1 23,1 33,2 24 14,9 33,6 19,2 18,6 11,4 33,7 40,3 49,7 24,9 31,5 45,9 30,9 30,8 49 36 13,5 48,6 36,4 11,3
370 375 380 385 390 395 400 405 410 415 420 425 430 435 440 445 450 455 460 465 470 475 480
6.4.Terceracorridaexperimental
Tabla 6.4: Dato de tiempo que demora en acumular 5 ml de oxígeno en la probeta para la corrida experimental 3. Tiempo (s) 0 11,2 19,7 14,4 15,0 12,9 12,1
Volumen (mL) 0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0
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Continuación Tabla 6.4. 13,9 12,2 12,6 12,1 8,3 16,0 13,9 7,3 12,4 13,9 19,8 15,2 7,7 14,9 9,8 12,4 16,9 18,7 9,8 10,7 14,0 12,9 12,4 14,1 17,6 13,7 13,2 13,6 12,4 13,6 14,3 13,8 13,6 15,5 14,2 15,8 14,8 18,9 22,2
35,0 40,0 45,0 50,0 55,0 60,0 65,0 70,0 75,0 80,0 85,0 90,0 95,0 100,0 105,0 110,0 115,0 120,0 125,0 130,0 135,0 140,0 145,0 150,0 155,0 160,0 165,0 170,0 175,0 180,0 185,0 190,0 195,0 200,0 205,0 210,0 215,0 220,0 225,0
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Continuación Tabla 6.4. 14,6 16,0 21,6 16,2 15,7 14,8 14,8 16,9 15,9 18,5 23,4 14,7 15,6 26,5 19,2 18,4 19,6 23,6 18,2 12,6 12,8 18,1 18,2 13,8 15,2 15,4 18,6 30,3 25,1 24,4 26,2 29,0 30,5 43,1 34,7 33,2 76,0 25,8 41,5
230,0 235,0 240,0 245,0 250,0 255,0 260,0 265,0 270,0 275,0 280,0 285,0 290,0 295,0 300,0 305,0 310,0 315,0 320,0 325,0 330,0 335,0 340,0 345,0 350,0 355,0 360,0 365,0 370,0 375,0 380,0 385,0 390,0 395,0 400,0 405,0 410,0 415,0 420,0
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Continuación Tabla 6.4 42,7 44,1 40,1
425,0 430,0 435,0
6.5.Cuartacorridaexperimental
Tabla 6.5.: Dato de tiempo que demora en acumular 5 mL de oxígeno en la probeta para la corrida experimental 4. Tiempo (s) 0 11 7,2 4,6 8,8 5,7 7,3 7,3 6,6 5,8 6,6 8,4 8,7 8 7,3 7,3 9,6 4,9 6,3 9,2 7,1 5,1 7,6 9,9 6,7 9,9 7,1
Volumen (mL) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130
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Continuación Tabla 6.5. 7,6 9,1 5,9 9,8 7,6 17,1 9 16,5 16,5 16,1 16,8 14,4 10,3 14,8 12,9 13,5 14,3 12 14 11,9 13 14,4 22,2 9,9 11,6 10,4 13,7 9,1 24,7 9,7 19,9 16,2 12,9 10,4 15,9 14,1 10,5 21,3 26,1
135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325
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Continuación Tabla 6.5. 21,4 11,7 22,3 16 18,4 19,4 17,3 22,7 18,2 23,7 25,5 23,6 19,6 37,8 10,7
330 335 340 345 350 355 360 365 370 375 380 385 390 395 400
6.6.Quintacorridaexperimental
Tabla 6.6: Dato de tiempo que demora en acumular 5 ml de oxígeno en la probeta para la corrida experimental 5. Tiempo (s) 0,0 7,4 3,5 3,3 3,9 3,5 3,0 2,8 2,6 2,7 2,3 2,3 1,9 2,5 2,0
Volumen (mL) 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0 55,0 60,0 65,0 70,0
24
Continuación Tabla 6.6. 5,6 3,3 3,0 3,4 1,9 3,4 2,4 2,8 2,2 2,3 2,6 2,6 2,7 2,6 2,2 2,6 2,7 2,9 2,8 3,0 1,6 2,8 2,5 3,6 3,9 3,5 2,9 3,0 3,3 2,9 2,5 3,5 3,3 4,2 3,2 3,0 3,8 3,9 4,1
75,0 80,0 85,0 90,0 95,0 100,0 105,0 110,0 115,0 120,0 125,0 130,0 135,0 140,0 145,0 150,0 155,0 160,0 165,0 170,0 175,0 180,0 185,0 190,0 195,0 200,0 205,0 210,0 215,0 220,0 225,0 230,0 235,0 240,0 245,0 250,0 255,0 260,0 265,0
25
Continuación Tabla 6.6 4,1 4,2 3,6 3,9 6,2 3,3 3,5 3,6 3,3 4,5 3,5 3,9 3,6 3,4 3,5 3,9 4,0 5,2 4,1 4,4 3,9 5,6
270,0 275,0 280,0 285,0 290,0 295,0 300,0 305,0 310,0 315,0 320,0 325,0 330,0 335,0 340,0 345,0 350,0 355,0 360,0 365,0 370,0 375,0
26
7. RESULTADOS 7.1 Parámetros cinéticos de la descomposición del peróxido de hidrogeno a diferentes temperaturas. Tabla 7.1: Kobs y molaridades del Yoduro de Potasio. Corrida 1 2 3
Kobs (1/s) 7,000E-04 1,500E-03 1,300E-03
Concentración KI (M) 0,025 0,035 0,045
Tabla 7.2: K1 y K2 obtenidos. k1 [L/s·mol] k2 [Hz]
0,0001 0,03
Tabla 7.3: Kobs para una misma cantidad de mL de KI a diferentes temperaturas. Corrida 1 4 5
Kobs T [K] 7,000E-04 297,15 1,400E-03 309,65 4,800E-03 327,65
Tabla 7.4: Energías de activación y constantes cinéticas obtenidas. Energía de Activación [J/mol] Ko [1/s]
51427,9098 728687,318
7.2 Ecuación cinética para la descomposición de H 2O2 en presencia de KI. Expresión cinética de reacción
CB =0,1335e−(,+,)
27
8. DISCUSIÓN 8.1
Los valores obtenidos se ajustan a lo conocido teóricamente debido a que la
pendiente del grafico A.4 es positiva y las correlaciones obtenidas en la determinación de las constantes de equilibrio poseen una relación de datos óptima, en el cuál se puede observar que el tratamiento de datos se logra relacionar en el ajuste, por lo que no se produjeron problemas en la determinación de las constantes de equilibrio. 8.2
Los desvíos de datos en la curva, los cuales se comprenden como error, se pueden
explicar debido a la dificultad en la observación del volumen desplazado por el oxígeno dentro de la probeta, más aún desde el momento cuando el volumen de agua dentro de la probeta iguala al nivel de agua del recipiente. 8.3
Es posible que algunos valores obtengan porcentaje de error, debido a que la masa
de KI que se pesa, de por sí ya viene con un error de +-0,05 g, donde puede afectar un arrastre no tan significativo, pero trasciende en la precisión. 8.4
También se pueden explicar algunos desvíos de algunos puntos en cualquiera de las
corridas experimentales, en torno al eje de los tiempos, ya que en algunas ocasiones al marcar el cronómetro se registraron algunos puntos erróneos. 8.5
Debido a las condiciones de temperatura correctas debido a que se puede apreciar
claramente la dependencia en la cinética de reacción en torno a este factor, la concentración es la indicada y los tiempos son razonables. 8.6
Para la observación del efecto del catalizador se puede apreciar de manera leve,
debido a que se debe mantener la temperatura constante, esto se complica debido a que la temperatura aumenta en el transcurso de la reacción, aun así en la determinación de datos, se logra apreciar que la reacción es más rápida al adicionar un catalizador.
28
9. CONCLUSIONES
9.1 La ecuación cinética de la reacción en función a la descomposición de peróxido de hidrógeno en presencia de yoduro de potasio obtenida experimentalmente es:
CB =0,1335e−(,+,) 9.2
Los valores de las constantes de velocidad para las distintas corridas experimentales
para la descomposición del peróxido de hidrógeno obtenidas son: Corrida 1: Kobs = 0,0007 (s-1) (a 24°C) Corrida 2: Kobs = 0,0015 (s-1) (a 24,5°C) Corrida 3: Kobs = 0,0013 (s-1) (a 25°C) Corrida 4: Kobs = 0,0014 (s-1) (a 36,5°C) Corrida 5: Kobs = 0,0048 (s-1) (a 54,5°C) 9.3
Obtenidas las constantes de velocidad, se pueden definir las ecuaciones de
velocidad de reacción:
= ∗ Siendo Kobs la constante cinética para una reacción de pseudo-primer orden; Corrida 1: Corrida 2: Corrida 3: Corrida 4: Corrida 5: 9.4
= 0,0007 (1/s)∗ = 0,0015 (1/s) ∗ = 0,0013 (1/s) ∗ = 0,0014(1/s) ∗ = 0,0048(1/s) ∗
Para la observación de la influencia de la catalización de la sal de yoduro de potasio
se observó: -Para distintas concentraciones de KI a igual temperatura (0,025M, 0,035 y 0,045M respectivamente) una correlación de: Kobs = 0,03C H2O2 + 0,0001 con un r2 = 0,5192, donde se logra apreciar una pendiente positiva, la cual se puede validar mediante la teoría del complejo activado.
29
- Para igual concentración de KI a distinta temperatura se obtuvo una correlación de
= 6185,7 (1/) 13,499
; con un r2 de 0,993; tal como se puede observar, una
pendiente negativa en el ajuste, por lo que se puede identificar claramente la dependencia de la constante cinética con la temperatura.
30
10. RECOMENDACIONES 10.1. La implementación de una balanza más precisa, debido a que se necesita mucho cuidado para la manipulación de la balanza, ya que es incómodo y forma incertidumbre que pasado poco tiempo desvíe el estándar (0,00g) de manera variable. 10.2. La incorporación de algún instrumento o material que no complique si instalación sumergida en el recipiente con agua, ya que es difícil sumergir la probeta y se puede llegar a perder mucho tiempo, debido a que la experiencia posee ese factor como escaso. 10.3. El mesón ocupa demasiado espacio, por lo que el constante movimiento entre los integrantes del grupo puede ocasionar un entorpecimiento de algunas actividades en el laboratorio. 10.4. La incorporación de más asientos podría favorecer la comodidad en la experiencia, ya que para las mediciones es tedioso y agotador inclinarse para realizar las observaciones. 10.5. La disposición de la mitad de hora más para el laboratorio podría ser beneficioso, debido a que es muy complicado realizar cómodamente el trabajo práctico a la hora correspondiente.
31
11. NOMENCLATURA
Símbolo
Descripción
Dimensiones [s-1]
ko
Factor de frecuencia
k
Constante cinética de la reacción
T
Temperatura
Ea
Energía de Activación
[J/mol]
R
Constante de los gases
[J/mol∙K]
C
Concentración
t
Tiempo
n
Moles de la especie
[mol]
V
Volumen
[m3]
ρ
Densidad
[kg/m3]
r
Velocidad de reacción de un componente
[mol/s∙L]
[M -1∙ s-1] [K]
[mol/L] [s]
32
12. APÉNDICE. APÉNDICE A: CÁLCULOS INTERMEDIOS. A.1 Obtención de los parámetros para el cálculo de la constante cinética . Tabla A.1: Cálculos intermedios de la corrida 1. t. Vol. t. (s) acum. (mL) (s) 0 58,01 34,9 41,2 30,2 29,7 28,5 10 27 24,3 25,9 25,7 23 25,1 25,3 24,6 24 27 0,6 28,4 30,6 28,5 24,9 11,3 20,2 27 29,8 27,4 28,8
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140
0 58,01 92,91 134,11 164,31 194,01 222,51 232,51 259,51 283,81 309,71 335,41 358,41 383,51 408,81 433,41 457,41 484,41 485,01 513,41 544,01 572,51 597,41 608,71 628,91 655,91 685,71 713,11 741,91
n de O2 (mol)
n de H2O2 desprendidos (mol)
0,0000 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,0010 0,0012 0,0014 0,0016 0,0018 0,0021 0,0023 0,0025 0,0027 0,0029 0,0031 0,0033 0,0035 0,0037 0,0039 0,0041 0,0043 0,0045 0,0047 0,0049 0,0051 0,0053 0,0055 0,0057
0,0000 0,0004 0,0008 0,0012 0,0016 0,0021 0,0025 0,0029 0,0033 0,0037 0,0041 0,0045 0,0049 0,0053 0,0057 0,0062 0,0066 0,0070 0,0074 0,0078 0,0082 0,0086 0,0090 0,0094 0,0098 0,0103 0,0107 0,0111 0,0115
n de H2O2 inicial (mol) 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401
n de H2O2 en reactor (mol) 0,0401 0,0396 0,0392 0,0388 0,0384 0,0380 0,0376 0,0372 0,0368 0,0364 0,0359 0,0355 0,0351 0,0347 0,0343 0,0339 0,0335 0,0331 0,0327 0,0323 0,0318 0,0314 0,0310 0,0306 0,0302 0,0298 0,0294 0,0290 0,0286
M del H2O2 (M)
Ln(Ca/Ca0)
0,1335 0,1321 0,1308 0,1294 0,1280 0,1267 0,1253 0,1239 0,1226 0,1212 0,1198 0,1185 0,1171 0,1157 0,1143 0,1130 0,1116 0,1102 0,1089 0,1075 0,1061 0,1048 0,1034 0,1020 0,1007 0,0993 0,0979 0,0966 0,0952
0,0000 0,0103 0,0207 0,0312 0,0419 0,0526 0,0635 0,0744 0,0855 0,0968 0,1081 0,1196 0,1312 0,1430 0,1549 0,1669 0,1791 0,1914 0,2039 0,2165 0,2293 0,2423 0,2555 0,2688 0,2823 0,2960 0,3098 0,3239 0,3382
33
Continuación Tabla A.1. 29,5 29,6 26,8 8,6 24,9 27,3 18 10,4 26,1 28,4 25,1 61 30 22,2 51,1 28,8 32,7 32,5 32 32,8 32,1 32,5 32,2 31,5 33,8 32,1 31,9 35,7 60,9 9,4 61,1 41,3 36,6 38,2 40,1 35,8 44,6 42,9 29,8
145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335
771,41 801,01 827,81 836,41 861,31 888,61 906,61 917,01 943,11 971,51 996,61 1057,61 1087,61 1109,81 1160,91 1189,71 1222,41 1254,91 1286,91 1319,71 1351,81 1384,31 1416,51 1448,01 1481,81 1513,91 1545,81 1581,51 1642,41 1651,81 1712,91 1754,21 1790,81 1829,01 1869,11 1904,91 1949,51 1992,41 2022,21
0,0060 0,0062 0,0064 0,0066 0,0068 0,0070 0,0072 0,0074 0,0076 0,0078 0,0080 0,0082 0,0084 0,0086 0,0088 0,0090 0,0092 0,0094 0,0096 0,0098 0,0101 0,0103 0,0105 0,0107 0,0109 0,0111 0,0113 0,0115 0,0117 0,0119 0,0121 0,0123 0,0125 0,0127 0,0129 0,0131 0,0133 0,0135 0,0137
0,0119 0,0123 0,0127 0,0131 0,0135 0,0140 0,0144 0,0148 0,0152 0,0156 0,0160 0,0164 0,0168 0,0172 0,0176 0,0181 0,0185 0,0189 0,0193 0,0197 0,0201 0,0205 0,0209 0,0213 0,0218 0,0222 0,0226 0,0230 0,0234 0,0238 0,0242 0,0246 0,0250 0,0254 0,0259 0,0263 0,0267 0,0271 0,0275
0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401
0,0281 0,0277 0,0273 0,0269 0,0265 0,0261 0,0257 0,0253 0,0249 0,0245 0,0240 0,0236 0,0232 0,0228 0,0224 0,0220 0,0216 0,0212 0,0208 0,0204 0,0199 0,0195 0,0191 0,0187 0,0183 0,0179 0,0175 0,0171 0,0167 0,0162 0,0158 0,0154 0,0150 0,0146 0,0142 0,0138 0,0134 0,0130 0,0126
0,0938 0,0925 0,0911 0,0897 0,0884 0,0870 0,0856 0,0843 0,0829 0,0815 0,0801 0,0788 0,0774 0,0760 0,0747 0,0733 0,0719 0,0706 0,0692 0,0678 0,0665 0,0651 0,0637 0,0624 0,0610 0,0596 0,0583 0,0569 0,0555 0,0542 0,0528 0,0514 0,0501 0,0487 0,0473 0,0459 0,0446 0,0432 0,0418
0,3526 0,3673 0,3822 0,3974 0,4127 0,4283 0,4442 0,4603 0,4767 0,4933 0,5102 0,5274 0,5450 0,5628 0,5809 0,5994 0,6183 0,6375 0,6570 0,6770 0,6974 0,7182 0,7394 0,7611 0,7833 0,8060 0,8292 0,8530 0,8773 0,9022 0,9278 0,9541 0,9811 1,0088 1,0373 1,0666 1,0968 1,1280 1,1602
34
Continuación Tabla A.1. 34,3 54 25,2 18,6 40,5 55,1 44 55,6 49,8 61,1 46,8 64,7 47,9 71,1 43,2 68,7 22,2 35,8 71,5 71,6 92,2 59,1
340 345 350 355 360 365 370 375 380 385 390 395 400 405 410 415 420 425 430 435 440 445
2056,51 2110,51 2135,71 2154,31 2194,81 2249,91 2293,91 2349,51 2399,31 2460,41 2507,21 2571,91 2619,81 2690,91 2734,11 2802,81 2825,01 2860,81 2932,31 3003,91 3096,11 3155,21
0,0140 0,0142 0,0144 0,0146 0,0148 0,0150 0,0152 0,0154 0,0156 0,0158 0,0160 0,0162 0,0164 0,0166 0,0168 0,0170 0,0172 0,0174 0,0176 0,0179 0,0181 0,0183
0,0279 0,0283 0,0287 0,0291 0,0295 0,0300 0,0304 0,0308 0,0312 0,0316 0,0320 0,0324 0,0328 0,0332 0,0337 0,0341 0,0345 0,0349 0,0353 0,0357 0,0361 0,0365
0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401
0,0121 0,0117 0,0113 0,0109 0,0105 0,0101 0,0097 0,0093 0,0089 0,0084 0,0080 0,0076 0,0072 0,0068 0,0064 0,0060 0,0056 0,0052 0,0048 0,0043 0,0039 0,0035
0,0405 0,0391 0,0377 0,0364 0,0350 0,0336 0,0323 0,0309 0,0295 0,0282 0,0268 0,0254 0,0241 0,0227 0,0213 0,0200 0,0186 0,0172 0,0159 0,0145 0,0131 0,0117
1,1934 1,2278 1,2634 1,3003 1,3387 1,3785 1,4200 1,4634 1,5087 1,5561 1,6059 1,6583 1,7136 1,7721 1,8343 1,9006 1,9716 2,0481 2,1309 2,2211 2,3203 2,4305
35
Para la obtener el Kobs se debe realizar una curva de
ln
v/s Tiempo para
cada una de las corridas, esto es:
constante cinética corrida 1 3.0000 2.5000 2.0000 ) o a 1.5000 C / a C ( g 1.0000 o l
0.5000 0.0000 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
-0.5000
Tiempo acumulado (s)
Grafico A.1:
ln
v/s Tiempo.
Tabla A.2: Linealización de la corrida 1. R2
Ecuación
lnHHOO=0,0007∙t0,18
0,9761
Tabla A.3: Cálculos intermedios de la corrida 2. t. Vol. t. (s) acum. (mL) (s) 0 18,1 16,4 23,6 13,7 22,5
0 5 10 15 20 25
0 18,1 34,5 58,1 71,8 94,3
n de O2 (mol)
n de H2O2 desprendidos (mol)
0,0000 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,0010
0,0000 0,0004 0,0008 0,0012 0,0016 0,0021
n de H2O2 inicial (mol) 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401
n de H2O2 en reactor (mol)
M del H2O2 (M)
Ln(Ca/Ca0)
0,0401 0,0396 0,0392 0,0388 0,0384 0,0380
0,1335 0,1321 0,1308 0,1294 0,1280 0,1267
0,0000 0,0103 0,0207 0,0312 0,0419 0,0526
36
Continuación Tabla A.3. 16 12,6 24,5 16,2 8,2 11,5 14,5 19,2 13,1 14,5 12,3 14,3 20,5 15,2 25,4 18,6 18,7 16,2 24,2 17,6 23,4 13,7 19,5 16,7 16,8 23,6 16,3 15,4 15,4 21,5 14,8 27,2 13,8 19,4 18,6 16,4 26,4 19,6 18
30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220
110,3 122,9 147,4 163,6 171,8 183,3 197,8 217 230,1 244,6 256,9 271,2 291,7 306,9 332,3 350,9 369,6 385,8 410 427,6 451 464,7 484,2 500,9 517,7 541,3 557,6 573 588,4 609,9 624,7 651,9 665,7 685,1 703,7 720,1 746,5 766,1 784,1
0,0012 0,0014 0,0016 0,0018 0,0021 0,0023 0,0025 0,0027 0,0029 0,0031 0,0033 0,0035 0,0037 0,0039 0,0041 0,0043 0,0045 0,0047 0,0049 0,0051 0,0053 0,0055 0,0057 0,0060 0,0062 0,0064 0,0066 0,0068 0,0070 0,0072 0,0074 0,0076 0,0078 0,0080 0,0082 0,0084 0,0086 0,0088 0,0090
0,0025 0,0029 0,0033 0,0037 0,0041 0,0045 0,0049 0,0053 0,0057 0,0062 0,0066 0,0070 0,0074 0,0078 0,0082 0,0086 0,0090 0,0094 0,0098 0,0103 0,0107 0,0111 0,0115 0,0119 0,0123 0,0127 0,0131 0,0135 0,0140 0,0144 0,0148 0,0152 0,0156 0,0160 0,0164 0,0168 0,0172 0,0176 0,0181
0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401
0,0376 0,0372 0,0368 0,0364 0,0359 0,0355 0,0351 0,0347 0,0343 0,0339 0,0335 0,0331 0,0327 0,0323 0,0318 0,0314 0,0310 0,0306 0,0302 0,0298 0,0294 0,0290 0,0286 0,0281 0,0277 0,0273 0,0269 0,0265 0,0261 0,0257 0,0253 0,0249 0,0245 0,0240 0,0236 0,0232 0,0228 0,0224 0,0220
0,1253 0,1239 0,1226 0,1212 0,1198 0,1185 0,1171 0,1157 0,1143 0,1130 0,1116 0,1102 0,1089 0,1075 0,1061 0,1048 0,1034 0,1020 0,1007 0,0993 0,0979 0,0966 0,0952 0,0938 0,0925 0,0911 0,0897 0,0884 0,0870 0,0856 0,0843 0,0829 0,0815 0,0801 0,0788 0,0774 0,0760 0,0747 0,0733
0,0635 0,0744 0,0855 0,0968 0,1081 0,1196 0,1312 0,1430 0,1549 0,1669 0,1791 0,1914 0,2039 0,2165 0,2293 0,2423 0,2555 0,2688 0,2823 0,2960 0,3098 0,3239 0,3382 0,3526 0,3673 0,3822 0,3974 0,4127 0,4283 0,4442 0,4603 0,4767 0,4933 0,5102 0,5274 0,5450 0,5628 0,5809 0,5994
37
Continuación Tabla A.3. 14,8 11,4 15 26 32 22,8 15,6 25,6 28,7 30,1 5,8 25,3 15,8 34,5 15,9 15,1 32,2 19,4 18,7 13,1 17,8 32,6 18,5 19,3 17,6 20,3 38,4 12,7 11,5 22,1 23,1 33,2 24 14,9 33,6 19,2 18,6 11,4 33,7
225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 350 355 360 365 370 375 380 385 390 395 400 405 410 415
798,9 810,3 825,3 851,3 883,3 906,1 921,7 947,3 976 1006,1 1011,9 1037,2 1053 1087,5 1103,4 1118,5 1150,7 1170,1 1188,8 1201,9 1219,7 1252,3 1270,8 1290,1 1307,7 1328 1366,4 1379,1 1390,6 1412,7 1435,8 1469 1493 1507,9 1541,5 1560,7 1579,3 1590,7 1624,4
0,0092 0,0094 0,0096 0,0098 0,0101 0,0103 0,0105 0,0107 0,0109 0,0111 0,0113 0,0115 0,0117 0,0119 0,0121 0,0123 0,0125 0,0127 0,0129 0,0131 0,0133 0,0135 0,0137 0,0140 0,0142 0,0144 0,0146 0,0148 0,0150 0,0152 0,0154 0,0156 0,0158 0,0160 0,0162 0,0164 0,0166 0,0168 0,0170
0,0185 0,0189 0,0193 0,0197 0,0201 0,0205 0,0209 0,0213 0,0218 0,0222 0,0226 0,0230 0,0234 0,0238 0,0242 0,0246 0,0250 0,0254 0,0259 0,0263 0,0267 0,0271 0,0275 0,0279 0,0283 0,0287 0,0291 0,0295 0,0300 0,0304 0,0308 0,0312 0,0316 0,0320 0,0324 0,0328 0,0332 0,0337 0,0341
0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401
0,0216 0,0212 0,0208 0,0204 0,0199 0,0195 0,0191 0,0187 0,0183 0,0179 0,0175 0,0171 0,0167 0,0162 0,0158 0,0154 0,0150 0,0146 0,0142 0,0138 0,0134 0,0130 0,0126 0,0121 0,0117 0,0113 0,0109 0,0105 0,0101 0,0097 0,0093 0,0089 0,0084 0,0080 0,0076 0,0072 0,0068 0,0064 0,0060
0,0719 0,0706 0,0692 0,0678 0,0665 0,0651 0,0637 0,0624 0,0610 0,0596 0,0583 0,0569 0,0555 0,0542 0,0528 0,0514 0,0501 0,0487 0,0473 0,0459 0,0446 0,0432 0,0418 0,0405 0,0391 0,0377 0,0364 0,0350 0,0336 0,0323 0,0309 0,0295 0,0282 0,0268 0,0254 0,0241 0,0227 0,0213 0,0200
0,6183 0,6375 0,6570 0,6770 0,6974 0,7182 0,7394 0,7611 0,7833 0,8060 0,8292 0,8530 0,8773 0,9022 0,9278 0,9541 0,9811 1,0088 1,0373 1,0666 1,0968 1,1280 1,1602 1,1934 1,2278 1,2634 1,3003 1,3387 1,3785 1,4200 1,4634 1,5087 1,5561 1,6059 1,6583 1,7136 1,7721 1,8343 1,9006
38
Continuación Tabla A.3. 40,3 49,7 24,9 31,5 45,9 30,9 30,8 49 36 13,5 48,6 36,4 11,3
420 425 430 435 440 445 450 455 460 465 470 475 480
1664,7 1714,4 1739,3 1770,8 1816,7 1847,6 1878,4 1927,4 1963,4 1976,9 2025,5 2061,9 2073,2
0,0172 0,0174 0,0176 0,0179 0,0181 0,0183 0,0185 0,0187 0,0189 0,0191 0,0193 0,0195 0,0197
0,0345 0,0349 0,0353 0,0357 0,0361 0,0365 0,0369 0,0373 0,0378 0,0382 0,0386 0,0390 0,0394
0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401
0,0056 0,0052 0,0048 0,0043 0,0039 0,0035 0,0031 0,0027 0,0023 0,0019 0,0015 0,0011 0,0007
0,0186 0,0172 0,0159 0,0145 0,0131 0,0117 0,0104 0,0090 0,0076 0,0063 0,0049 0,0035 0,0022
1,9716 2,0481 2,1309 2,2211 2,3203 2,4305 2,5543 2,6956 2,8603 3,0575 3,3034 3,6302 5,6217
constante cinética corrida 2 6.0000 5.0000 ) o a C / a C ( g o l
4.0000 3.0000 2.0000 1.0000 0.0000 0
500
-1.0000
1000
1500
2000
2500
Tiempo acumulado (s)
Grafico A.2:
ln v/s Tiempo.
Tabla A.4: Linealización de la corrida 2. Ecuación
lnHHOO=0,0015∙t0,3765
R2
0,8244
39
Tabla A.5: Cálculos intermedios de la corrida 3. t. n de t. (s) Vol. (mL) acum. O2 (s) (mol) 0 11,2 19,7 14,4 15,0 12,9 12,1 13,9 12,2 12,6 12,1 8,3 16,0 13,9 7,3 12,4 13,9 19,8 15,2 7,7 14,9 9,8 12,4 16,9 18,7 9,8 10,7 14,0 12,9 12,4 14,1 17,6 13,7 13,2 13,6
0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0 55,0 60,0 65,0 70,0 75,0 80,0 85,0 90,0 95,0 100,0 105,0 110,0 115,0 120,0 125,0 130,0 135,0 140,0 145,0 150,0 155,0 160,0 165,0 170,0
0 11,2 30,9 45,3 60,3 73,2 85,3 99,2 111,4 124,0 136,1 144,4 160,4 174,3 181,6 194,0 207,9 227,7 242,9 250,6 265,5 275,3 287,7 304,6 323,3 333,1 343,8 357,8 370,7 383,1 397,2 414,8 428,5 441,7 455,3
0,0000 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,0010 0,0012 0,0014 0,0016 0,0018 0,0020 0,0022 0,0025 0,0027 0,0029 0,0031 0,0033 0,0035 0,0037 0,0039 0,0041 0,0043 0,0045 0,0047 0,0049 0,0051 0,0053 0,0055 0,0057 0,0059 0,0061 0,0063 0,0065 0,0067 0,0070
n de H2O2 desprendidos (mol) 0,0000 0,0004 0,0008 0,0012 0,0016 0,0020 0,0025 0,0029 0,0033 0,0037 0,0041 0,0045 0,0049 0,0053 0,0057 0,0061 0,0065 0,0070 0,0074 0,0078 0,0082 0,0086 0,0090 0,0094 0,0098 0,0102 0,0106 0,0110 0,0115 0,0119 0,0123 0,0127 0,0131 0,0135 0,0139
n de H2O2 inicial (mol) 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401
n de H2O2 en reactor (mol) 0,0401 0,0396 0,0392 0,0388 0,0384 0,0380 0,0376 0,0372 0,0368 0,0364 0,0360 0,0356 0,0351 0,0347 0,0343 0,0339 0,0335 0,0331 0,0327 0,0323 0,0319 0,0315 0,0311 0,0306 0,0302 0,0298 0,0294 0,0290 0,0286 0,0282 0,0278 0,0274 0,0270 0,0266 0,0261
M del H2O2 Ln(Ca/Ca0) (M) 0,1335 0,1321 0,1308 0,1294 0,1280 0,1267 0,1253 0,1240 0,1226 0,1212 0,1199 0,1185 0,1171 0,1158 0,1144 0,1130 0,1117 0,1103 0,1090 0,1076 0,1062 0,1049 0,1035 0,1021 0,1008 0,0994 0,0981 0,0967 0,0953 0,0940 0,0926 0,0912 0,0899 0,0885 0,0871
0,0000 0,0103 0,0206 0,0311 0,0417 0,0524 0,0632 0,0742 0,0852 0,0964 0,1077 0,1192 0,1307 0,1424 0,1543 0,1663 0,1784 0,1907 0,2031 0,2157 0,2285 0,2414 0,2545 0,2677 0,2812 0,2948 0,3086 0,3226 0,3368 0,3512 0,3658 0,3807 0,3957 0,4110 0,4265
40
Continuación Tabla A.5. 12,4 13,6 14,3 13,8 13,6 15,5 14,2 15,8 14,8 18,9 22,2 14,6 16,0 21,6 16,2 15,7 14,8 14,8 16,9 15,9 18,5 23,4 14,7 15,6 26,5 19,2 18,4 19,6 23,6 18,2 12,6 12,8 18,1 18,2 13,8 15,2 15,4 18,6 30,3
175,0 180,0 185,0 190,0 195,0 200,0 205,0 210,0 215,0 220,0 225,0 230,0 235,0 240,0 245,0 250,0 255,0 260,0 265,0 270,0 275,0 280,0 285,0 290,0 295,0 300,0 305,0 310,0 315,0 320,0 325,0 330,0 335,0 340,0 345,0 350,0 355,0 360,0 365,0
467,7 481,3 495,6 509,4 523,0 538,5 552,7 568,5 583,3 602,2 624,4 639,0 655,0 676,6 692,8 708,5 723,3 738,1 755,0 770,9 789,4 812,8 827,5 843,1 869,6 888,8 907,2 926,8 950,4 968,6 981,2 994,0 1012,1 1030,3 1044,1 1059,3 1074,7 1093,3 1123,6
0,0072 0,0074 0,0076 0,0078 0,0080 0,0082 0,0084 0,0086 0,0088 0,0090 0,0092 0,0094 0,0096 0,0098 0,0100 0,0102 0,0104 0,0106 0,0108 0,0110 0,0112 0,0115 0,0117 0,0119 0,0121 0,0123 0,0125 0,0127 0,0129 0,0131 0,0133 0,0135 0,0137 0,0139 0,0141 0,0143 0,0145 0,0147 0,0149
0,0143 0,0147 0,0151 0,0155 0,0160 0,0164 0,0168 0,0172 0,0176 0,0180 0,0184 0,0188 0,0192 0,0196 0,0200 0,0205 0,0209 0,0213 0,0217 0,0221 0,0225 0,0229 0,0233 0,0237 0,0241 0,0245 0,0250 0,0254 0,0258 0,0262 0,0266 0,0270 0,0274 0,0278 0,0282 0,0286 0,0290 0,0294 0,0299
0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401
0,0257 0,0253 0,0249 0,0245 0,0241 0,0237 0,0233 0,0229 0,0225 0,0221 0,0216 0,0212 0,0208 0,0204 0,0200 0,0196 0,0192 0,0188 0,0184 0,0180 0,0176 0,0171 0,0167 0,0163 0,0159 0,0155 0,0151 0,0147 0,0143 0,0139 0,0135 0,0131 0,0126 0,0122 0,0118 0,0114 0,0110 0,0106 0,0102
0,0858 0,0844 0,0831 0,0817 0,0803 0,0790 0,0776 0,0762 0,0749 0,0735 0,0721 0,0708 0,0694 0,0681 0,0667 0,0653 0,0640 0,0626 0,0612 0,0599 0,0585 0,0571 0,0558 0,0544 0,0531 0,0517 0,0503 0,0490 0,0476 0,0462 0,0449 0,0435 0,0422 0,0408 0,0394 0,0381 0,0367 0,0353 0,0340
0,4423 0,4583 0,4746 0,4912 0,5080 0,5251 0,5425 0,5603 0,5783 0,5967 0,6154 0,6345 0,6539 0,6738 0,6940 0,7147 0,7358 0,7573 0,7793 0,8018 0,8249 0,8484 0,8726 0,8973 0,9227 0,9487 0,9755 1,0029 1,0312 1,0602 1,0902 1,1210 1,1528 1,1857 1,2197 1,2549 1,2914 1,3293 1,3686
41
Continuación Tabla A.5. 25,1 24,4 26,2 29,0 30,5 43,1 34,7 33,2 76,0 25,8 41,5 42,7 44,1 40,1
370,0 375,0 380,0 385,0 390,0 395,0 400,0 405,0 410,0 415,0 420,0 425,0 430,0 435,0
1148,7 1173,1 1199,3 1228,3 1258,8 1301,9 1336,6 1369,8 1445,8 1471,6 1513,1 1555,8 1599,9 1640,0
0,0151 0,0153 0,0155 0,0157 0,0160 0,0162 0,0164 0,0166 0,0168 0,0170 0,0172 0,0174 0,0176 0,0178
0,0303 0,0307 0,0311 0,0315 0,0319 0,0323 0,0327 0,0331 0,0335 0,0339 0,0344 0,0348 0,0352 0,0356
0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401
0,0098 0,0094 0,0090 0,0086 0,0081 0,0077 0,0073 0,0069 0,0065 0,0061 0,0057 0,0053 0,0049 0,0045
0,0326 0,0312 0,0299 0,0285 0,0272 0,0258 0,0244 0,0231 0,0217 0,0203 0,0190 0,0176 0,0162 0,0149
1,4096 1,4523 1,4969 1,5436 1,5926 1,6441 1,6984 1,7559 1,8168 1,8817 1,9511 2,0257 2,1063 2,1939
constante cinética corrida 3 2.5000 2.0000 ) o a C / a C ( g o l
1.5000 1.0000 0.5000 0.0000 0
200
400
-0.5000
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
Tiempo acumulado (s)
Grafico A.3:
ln
v/s Tiempo.
Tabla A.6: Linealización de la corrida 3. Ecuación
lnHHOO=0,0013∙t0,1306
R2
0,9862 42
De las 3 corridas se extraen las pendientes, que son los Kobs, las cuales se utilizaran para obtener K1 (pendiente) y K2 (intercepto).
CONCETRACIÓN V/S K OBS 1.600E-03 1.400E-03 1.200E-03 ] 1 - 1.000E-03 S [ S 8.000E-04 B O 6.000E-04 K 4.000E-04 2.000E-04 0.000E+00 0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
CONCENTRACIÓN KI (MOL/L)
Grafico A.4: Kobs v/s [KI]. Tabla A.7: Ecuación de la recta del Kobs v/s Concentración. R2
Ecuación
Kobs=0,03∙KI 0,0001
0,5192
Para obtener la energía de activación y el factor pre-exponencial se realiza un gráfico que relaciona la temperatura promedio y los Kobs, esto es:
1/T VS ln (Kobs) 0 0.003 -1
0.00305 0.0031 0.00315 0.0032 0.00325 0.0033 0.00335 0.0034
-2 -3 ) k ( n L
-4 -5 -6 -7 -8
1/T (1/K)
Grafico A.5: ln (Kobs) v/s 1/T.
43
Tabla A.8: Ecuación de la recta ln (Kobs) v/s 1/T. Ecuación
ln(Kobs) =6185,7∙ T1 13,499
R2
0,993
Tabla A.9: Cálculos intermedios de la corrida 4.
t. (s)
0 11 7,2 4,6 8,8 5,7 7,3 7,3 6,6 5,8 6,6 8,4 8,7 8 7,3 7,3 9,6 4,9 6,3 9,2 7,1 5,1 7,6 9,9 6,7 9,9 7,1 7,6
n de n de n de n de H2O2 H2O2 H2O2 Vol. (mL) t. acum. (s) O2 desprendidos en inicial (mol) (mol) reactor (mol) (mol) 0 0 0,0000 0,0000 0,0401 0,0401 5 11 0,0002 0,0004 0,0401 0,0397 10 18,2 0,0004 0,0008 0,0401 0,0393 15 22,8 0,0006 0,0012 0,0401 0,0389 20 31,6 0,0008 0,0016 0,0401 0,0385 25 37,3 0,0010 0,0020 0,0401 0,0381 30 44,6 0,0012 0,0024 0,0401 0,0377 35 51,9 0,0014 0,0028 0,0401 0,0373 40 58,5 0,0016 0,0032 0,0401 0,0369 45 64,3 0,0018 0,0035 0,0401 0,0365 50 70,9 0,0020 0,0039 0,0401 0,0361 55 79,3 0,0022 0,0043 0,0401 0,0357 60 88 0,0024 0,0047 0,0401 0,0353 65 96 0,0026 0,0051 0,0401 0,0349 70 103,3 0,0028 0,0055 0,0401 0,0345 75 110,6 0,0030 0,0059 0,0401 0,0341 80 120,2 0,0032 0,0063 0,0401 0,0337 85 125,1 0,0033 0,0067 0,0401 0,0334 90 131,4 0,0035 0,0071 0,0401 0,0330 95 140,6 0,0037 0,0075 0,0401 0,0326 100 147,7 0,0039 0,0079 0,0401 0,0322 105 152,8 0,0041 0,0083 0,0401 0,0318 110 160,4 0,0043 0,0087 0,0401 0,0314 115 170,3 0,0045 0,0091 0,0401 0,0310 120 177 0,0047 0,0095 0,0401 0,0306 125 186,9 0,0049 0,0098 0,0401 0,0302 130 194 0,0051 0,0102 0,0401 0,0298 135 201,6 0,0053 0,0106 0,0401 0,0294
M del H2O2 Ln(Ca/Ca0) (M) 0,1335 0,1322 0,1309 0,1296 0,1282 0,1269 0,1256 0,1243 0,1230 0,1217 0,1204 0,1191 0,1177 0,1164 0,1151 0,1138 0,1125 0,1112 0,1099 0,1086 0,1072 0,1059 0,1046 0,1033 0,1020 0,1007 0,0994 0,0981
0,0000 0,0099 0,0199 0,0299 0,0401 0,0504 0,0608 0,0713 0,0819 0,0927 0,1035 0,1145 0,1256 0,1368 0,1481 0,1596 0,1712 0,1829 0,1948 0,2068 0,2190 0,2313 0,2438 0,2564 0,2692 0,2822 0,2953 0,3086
44
Continuación Tabla A.9. 9,1 5,9 9,8 7,6 17,1 9 16,5 16,5 16,1 16,8 14,4 10,3 14,8 12,9 13,5 14,3 12 14 11,9 13 14,4 22,2 9,9 11,6 10,4 13,7 9,1 24,7 9,7 19,9 16,2 12,9 10,4 15,9 14,1 10,5 21,3 26,1 21,4
140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330
210,7 216,6 226,4 234 251,1 260,1 276,6 293,1 309,2 326 340,4 350,7 365,5 378,4 391,9 406,2 418,2 432,2 444,1 457,1 471,5 493,7 503,6 515,2 525,6 539,3 548,4 573,1 582,8 602,7 618,9 631,8 642,2 658,1 672,2 682,7 704 730,1 751,5
0,0055 0,0057 0,0059 0,0061 0,0063 0,0065 0,0067 0,0069 0,0071 0,0073 0,0075 0,0077 0,0079 0,0081 0,0083 0,0085 0,0087 0,0089 0,0091 0,0093 0,0095 0,0096 0,0098 0,0100 0,0102 0,0104 0,0106 0,0108 0,0110 0,0112 0,0114 0,0116 0,0118 0,0120 0,0122 0,0124 0,0126 0,0128 0,0130
0,0110 0,0114 0,0118 0,0122 0,0126 0,0130 0,0134 0,0138 0,0142 0,0146 0,0150 0,0154 0,0158 0,0161 0,0165 0,0169 0,0173 0,0177 0,0181 0,0185 0,0189 0,0193 0,0197 0,0201 0,0205 0,0209 0,0213 0,0217 0,0221 0,0224 0,0228 0,0232 0,0236 0,0240 0,0244 0,0248 0,0252 0,0256 0,0260
0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401
0,0290 0,0286 0,0282 0,0278 0,0274 0,0271 0,0267 0,0263 0,0259 0,0255 0,0251 0,0247 0,0243 0,0239 0,0235 0,0231 0,0227 0,0223 0,0219 0,0215 0,0211 0,0208 0,0204 0,0200 0,0196 0,0192 0,0188 0,0184 0,0180 0,0176 0,0172 0,0168 0,0164 0,0160 0,0156 0,0152 0,0148 0,0145 0,0141
0,0967 0,0954 0,0941 0,0928 0,0915 0,0902 0,0889 0,0876 0,0862 0,0849 0,0836 0,0823 0,0810 0,0797 0,0784 0,0771 0,0757 0,0744 0,0731 0,0718 0,0705 0,0692 0,0679 0,0665 0,0652 0,0639 0,0626 0,0613 0,0600 0,0587 0,0574 0,0560 0,0547 0,0534 0,0521 0,0508 0,0495 0,0482 0,0469
0,3221 0,3357 0,3496 0,3636 0,3779 0,3923 0,4070 0,4219 0,4370 0,4523 0,4679 0,4837 0,4998 0,5161 0,5327 0,5496 0,5668 0,5843 0,6021 0,6202 0,6387 0,6575 0,6766 0,6962 0,7161 0,7364 0,7572 0,7784 0,8000 0,8222 0,8448 0,8679 0,8916 0,9159 0,9408 0,9663 0,9925 1,0194 1,0470
45
Continuación Tabla A.9. 11,7 22,3 16 18,4 19,4 17,3 22,7 18,2 23,7 25,5 23,6 19,6 37,8 10,7
335 340 345 350 355 360 365 370 375 380 385 390 395 400
763,2 785,5 801,5 819,9 839,3 856,6 879,3 897,5 921,2 946,7 970,3 989,9 1027,7 1038,4
0,0132 0,0134 0,0136 0,0138 0,0140 0,0142 0,0144 0,0146 0,0148 0,0150 0,0152 0,0154 0,0156 0,0158
0,0264 0,0268 0,0272 0,0276 0,0280 0,0284 0,0288 0,0291 0,0295 0,0299 0,0303 0,0307 0,0311 0,0315
0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401
0,0137 0,0133 0,0129 0,0125 0,0121 0,0117 0,0113 0,0109 0,0105 0,0101 0,0097 0,0093 0,0089 0,0085
0,0455 0,0442 0,0429 0,0416 0,0403 0,0390 0,0377 0,0364 0,0350 0,0337 0,0324 0,0311 0,0298 0,0285
1000
1200
1,0754 1,1047 1,1348 1,1659 1,1979 1,2311 1,2653 1,3008 1,3376 1,3758 1,4155 1,4568 1,4999 1,5450
constante cinética corrida 4 1.8000 1.6000 1.4000 ) o a C / a C ( g o l
1.2000 1.0000 0.8000 0.6000 0.4000 0.2000 0.0000 -0.2000 0
200
400
600
800
Tiempo acumulado (s)
Grafico A.3:
ln
v/s Tiempo.
Tabla A.10: Linealización de la corrida 4. Ecuación
lnHHOO=0,0014∙t0,0035
R2
0,9972 46
Tabla A.11: Cálculos intermedios de la corrida 5.
t. (s) Vol. (ml) t. acum. (s) 0,0 7,4 3,5 3,3 3,9 3,5 3,0 2,8 2,6 2,7 2,3 2,3 1,9 2,5 2,0 5,6 3,3 3,0 3,4 1,9 3,4 2,4 2,8 2,2 2,3 2,6 2,6 2,7 2,6 2,2 2,6 2,7 2,9 2,8 3,0
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0 55,0 60,0 65,0 70,0 75,0 80,0 85,0 90,0 95,0 100,0 105,0 110,0 115,0 120,0 125,0 130,0 135,0 140,0 145,0 150,0 155,0 160,0 165,0 170,0
0,0 7,4 10,9 14,2 18,1 21,6 24,6 27,4 30,0 32,7 35,0 37,3 39,2 41,7 43,7 49,3 52,6 55,6 59,0 60,9 64,3 66,7 69,5 71,7 74,0 76,6 79,2 81,9 84,5 86,7 89,3 92,0 94,9 97,7 100,7
n de O2 0,0000 0,0002 0,0004 0,0006 0,0007 0,0009 0,0011 0,0013 0,0015 0,0017 0,0019 0,0020 0,0022 0,0024 0,0026 0,0028 0,0030 0,0032 0,0033 0,0035 0,0037 0,0039 0,0041 0,0043 0,0045 0,0047 0,0048 0,0050 0,0052 0,0054 0,0056 0,0058 0,0060 0,0061 0,0063
n de n de H2O2 H2O2 desprendidos inicial 0,0000 0,0004 0,0007 0,0011 0,0015 0,0019 0,0022 0,0026 0,0030 0,0033 0,0037 0,0041 0,0045 0,0048 0,0052 0,0056 0,0060 0,0063 0,0067 0,0071 0,0074 0,0078 0,0082 0,0086 0,0089 0,0093 0,0097 0,0100 0,0104 0,0108 0,0112 0,0115 0,0119 0,0123 0,0127
0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401
n de H2O2 en reactor 0,0401 0,0397 0,0393 0,0389 0,0386 0,0382 0,0378 0,0374 0,0371 0,0367 0,0363 0,0360 0,0356 0,0352 0,0348 0,0345 0,0341 0,0337 0,0334 0,0330 0,0326 0,0322 0,0319 0,0315 0,0311 0,0307 0,0304 0,0300 0,0296 0,0293 0,0289 0,0285 0,0281 0,0278 0,0274
M del Ln(Ca/Ca0) H2O2 0,1335 0,1323 0,1310 0,1298 0,1285 0,1273 0,1261 0,1248 0,1236 0,1223 0,1211 0,1199 0,1186 0,1174 0,1161 0,1149 0,1136 0,1124 0,1112 0,1099 0,1087 0,1074 0,1062 0,1050 0,1037 0,1025 0,1012 0,1000 0,0988 0,0975 0,0963 0,0950 0,0938 0,0926 0,0913
0,0000 0,0093 0,0188 0,0283 0,0379 0,0476 0,0574 0,0673 0,0773 0,0873 0,0975 0,1078 0,1182 0,1288 0,1394 0,1501 0,1610 0,1720 0,1831 0,1943 0,2056 0,2171 0,2287 0,2405 0,2524 0,2644 0,2766 0,2889 0,3014 0,3140 0,3268 0,3398 0,3530 0,3663 0,3798
47
Continuación Tabla A.11. 1,6 2,8 2,5 3,6 3,9 3,5 2,9 3,0 3,3 2,9 2,5 3,5 3,3 4,2 3,2 3,0 3,8 3,9 4,1 4,1 4,2 3,6 3,9 6,2 3,3 3,5 3,6 3,3 4,5 3,5 3,9 3,6 3,4 3,5 3,9 4,0 5,2 4,1 4,4
175,0 180,0 185,0 190,0 195,0 200,0 205,0 210,0 215,0 220,0 225,0 230,0 235,0 240,0 245,0 250,0 255,0 260,0 265,0 270,0 275,0 280,0 285,0 290,0 295,0 300,0 305,0 310,0 315,0 320,0 325,0 330,0 335,0 340,0 345,0 350,0 355,0 360,0 365,0
102,3 105,1 107,6 111,2 115,1 118,6 121,5 124,5 127,8 130,7 133,2 136,7 140,0 144,2 147,4 150,4 154,2 158,1 162,2 166,3 170,5 174,1 178,0 184,2 187,5 191,0 194,6 197,9 202,4 205,9 209,8 213,4 216,8 220,3 224,2 228,2 233,4 237,5 241,9
0,0065 0,0067 0,0069 0,0071 0,0073 0,0074 0,0076 0,0078 0,0080 0,0082 0,0084 0,0086 0,0087 0,0089 0,0091 0,0093 0,0095 0,0097 0,0099 0,0100 0,0102 0,0104 0,0106 0,0108 0,0110 0,0112 0,0114 0,0115 0,0117 0,0119 0,0121 0,0123 0,0125 0,0127 0,0128 0,0130 0,0132 0,0134 0,0136
0,0130 0,0134 0,0138 0,0141 0,0145 0,0149 0,0153 0,0156 0,0160 0,0164 0,0167 0,0171 0,0175 0,0179 0,0182 0,0186 0,0190 0,0194 0,0197 0,0201 0,0205 0,0208 0,0212 0,0216 0,0220 0,0223 0,0227 0,0231 0,0234 0,0238 0,0242 0,0246 0,0249 0,0253 0,0257 0,0261 0,0264 0,0268 0,0272
0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401 0,0401
0,0270 0,0267 0,0263 0,0259 0,0255 0,0252 0,0248 0,0244 0,0240 0,0237 0,0233 0,0229 0,0226 0,0222 0,0218 0,0214 0,0211 0,0207 0,0203 0,0200 0,0196 0,0192 0,0188 0,0185 0,0181 0,0177 0,0173 0,0170 0,0166 0,0162 0,0159 0,0155 0,0151 0,0147 0,0144 0,0140 0,0136 0,0133 0,0129
0,0901 0,0888 0,0876 0,0864 0,0851 0,0839 0,0826 0,0814 0,0802 0,0789 0,0777 0,0764 0,0752 0,0739 0,0727 0,0715 0,0702 0,0690 0,0677 0,0665 0,0653 0,0640 0,0628 0,0615 0,0603 0,0591 0,0578 0,0566 0,0553 0,0541 0,0529 0,0516 0,0504 0,0491 0,0479 0,0467 0,0454 0,0442 0,0429
0,3934 0,4073 0,4214 0,4356 0,4501 0,4648 0,4797 0,4948 0,5102 0,5258 0,5416 0,5577 0,5741 0,5907 0,6077 0,6249 0,6424 0,6602 0,6784 0,6968 0,7157 0,7349 0,7544 0,7744 0,7948 0,8155 0,8368 0,8585 0,8806 0,9033 0,9265 0,9503 0,9746 0,9995 1,0251 1,0514 1,0783 1,1060 1,1345
48
Continuación Tabla A.11. 3,9 5,6 5,5
370,0 375,0 380,0
245,8 251,4 256,9
0,0138 0,0140 0,0141
0,0275 0,0279 0,0283
0,0401 0,0401 0,0401
0,0125 0,0121 0,0118
0,0417 0,0405 0,0392
1,1638 1,1940 1,2252
constante cinética corrida 5 1.4000 1.2000 1.0000 ) o a C / a C ( g o l
0.8000 0.6000 0.4000 0.2000 0.0000 -0.2000
0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
300.0
Tiempo acumulado (s)
Grafico A.3:
ln
v/s Tiempo.
Tabla A.12: Linealización de la corrida 5.
Ecuación
lnHHOO=0,0048∙t0,0868
R 2 0,9936
49
APÉNDICE B: CÁLCULOS. B.1 Calculo de la masa de KI. De acuerdo a la ecuación:
n = KI∙Vució n =0,3 [molL]∙0,25L n =0,075 mol
..1.1
Obtenido el peso molecular, se calcula la masa utilizada para para preparar la solución, esto es:
= ∙ ∙0,075 =166 =12,45
..1.2
B.2 Calculo de la concentración del peróxido al inicio. De acuerdo a la siguiente relación de volúmenes
= ú 11,2 Según la estequiometria de reacción del peróxido de hidrogeno citada en teoría, dos moles de peróxido de hidrogeno reaccionan liberando un mol de oxígeno, que corresponden a 22,4 L en CNPT. Como se está analizando un mol de peróxido, estos corresponden a 11,2 L
= 30 ú 11,2 =2,67 50
B.3 Calculo de los moles de O 2. Para determinar los moles de O 2, se utiliza la ecuación de los gases ideales, esto es:
= ∙∙ 1 ∙0,005 = 0,082 ∙ ∙∙ (24273,15) =2,052∙10−
..1.3
B.4 Calculo de los moles de peróxido de hidrogeno que se desprendieron. De acuerdo a la estequiometria:
2∙ → 2∙ La relación de moles del peróxido con el oxígeno es de 2:1 por lo que:
2 = 1 − 2,052∙10 =4,104∙10− B.5 Calculo de moles de peróxido de hidrogeno al inicio. Se sigue la siguiente relación:
= ∙ =2,67 ∙0,015 = 0,0401
..1.4
51
B.5 Calculo de moles del peróxido en el Kitasato. Los moles de peróxido obtenidos inicialmente menos los moles desprendidos darán los moles que se hallan en el reactor, esto es:
= =4,005∙10− 4,104∙10− =3,97∙10−
..1.5
B.6 Calculo de la concentración del peróxido en el reactor. Obtenido los moles en el reactor a su determinado volumen, dará paso a la molaridad del peróxido en solución, esto es:
= − 3,97∙10 = 0,015 0,260 0,025 =0,132
..1.6
B.7 Cálculo de factor pre-exponencial. El factor se obtiene del grafico A.5 representado como:
=
..1.7
Donde b es el intercepto de la correlación, esto es:
= , ∴ = 402687,3181 52
B.8 Calculo de energía de activación. La energía de activación se consigue por medio de la pendiente del grafico A.5, como:
=
..1.8
Donde m es la pendiente de la correlación, esto es:
=∙ ] = |6185,7 | ∙8,314[∙ ∴ =51427,9098 [ ]
53
12. REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA
Aldo Saavedra Fenoglio; Guía de Laboratorio, “Descomposición catalítica del Peróxido de Hidrógeno en solución acuosa y ambiente ne utro”.
dqino.ua.es/es/laboratorio-virtual/descomposicion-catalitica-del-peroxido-dehidrogeno.html, visto por última vez Lunes 13 junio 2016
www.100ciaquimica.net/temas/tema6/punto5b.htm, visto por última vez, Lunes 13 de junio 2016
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www.100ciaquimica.net/temas/tema6/punto6.htm; visto por última vez Martes 13 de junio 2016
54
13. CUESTIONARIO 1.
¿Qué significa una reacción catalizada en fase homogénea? R: Significa en que la reacción es catalizada mediante una especie la cual está en la misma fase que los reactantes
2.
Señale tres propiedades (características) de un catalizador. R: i) No debe interferir en el producto de la reacción ii) Debe recuperarse al finalizar la reacción iii) Acelera de igual magnitud la reacción tanto directa como inversa
3.
¿Cómo afecta un catalizador a una reacción química ?. Discutir la acción catalítica a partir de la teoría del complejo activado. R: Un catalizador aumenta la energía de activación en una reacción química, también afectan directamente a la cinética de la reacción, ya que aumentan también la velocidad de ésta. El complejo activado es el paso intermedio de alta inestabilidad y alta energía y de poca duración, y de acuerdo a lo afirmado anteriormente, de alta velocidad, el cuál en el gráfico de energía potencial vs tiempo de avance de la reacción se puede observar en el punto máximo el complejo activado.
Ejemplo con reacción exotérmica (Fuente: EducarChile)
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