Nombre: María José Córdova Cervantes. Laboratorio: C - 8 Grupo: 5
PREVIO NO. 8 DESCOMPOSICIÓN CATALÍTICA DEL PERÓXIDO DE HIDRÓGENO
OBJETIVO GENERAL Analizar el efecto que tiene la adición de un catalizador sobre la rapidez de una reacción.
OBJETIVOS PARTICULARES a. Aplicar el método integral para evaluar las constantes de rapidez de reacción a diferentes concentraciones de catalizador. b. Selecc Seleccionar ionar la técnica técnica analítica analítica adecu adecuada ada para para seguir seguir el el avance avance de la reacción. reacción. c. Determinar el orden de reacción respecto al sustrato y al catalizador.
PROBLEMA Determinar la ecuación de rapidez de reacción para una reacción catalítica CUESTIONARIO PREVIO. 1. ¿Qué factores factores determinan determinan la rapid rapidez ez de de una reacción? reacción? La rapidez de una reaccione depende de la temperatura, la presión y las concentraciones de las especies implicadas.
2. Explique Explique qué qué es catálisis, catálisis, cataliza catalizador, dor, inhibició inhibición n e inhibidor inhibidor de una reacci reacción. ón. Catálisis: La catálisis es el proceso a través del cual se incrementa la velocidad de una reacción química. El proceso de catálisis implica la presencia de una sustancia que, si bien es cierto, es parte del sistema en reacción, la misma se puede llevar a cabo sin la primera. Ésta sustancia se llama catalizador. catalizador. Catalizador: Es una sustancia capaz de acelerar (catalizador positivo) o retardar (catalizado (catalizadorr negativo negativo o inhibidor) inhibidor) una reacción reacción química, química, permanecie permaneciendo ndo éste mismo inalterado; un catalizador no se consume durante la reacción. Los catalizadores no alteran el balance energético final de la reacción química, sino que sólo permiten que se alcance el equilibrio con mayor o menor velocidad. Inhibición: Es cuando se obliga a una reacción a que alcance menor rapidez. Inhibidor: si una sustancia disminuye la velocidad de una reaccion , se denomina inhibidor o catalizador negativo. 3. Explique Explique qué qué diferencia diferencia hay entre entre una una catálisis catálisis homogén homogénea ea y una heterog heterogénea. énea.
En una catálisis homogénea el catalizador y el reactivo están en una misma fase, por ejemplo, en solución acuosa. Es el caso de la catálisis ácido-base y la catálisis enzimática. Mientras que en una heterogénea, el catalizador y reactivo se encuentran en distintas fases, como por ejemplo, la catálisis catálisis heterogén heterogénea ea de una reacción entre sustancias sustancias gaseosas gaseosas adsorbidas adsorbidas en la superficie superficie de
metal. Los catalizadores sólidos pueden ser porosos y están hechos de metal u óxido metálico soportado sobre una matriz sólida inerte. Este caso particular se conoce como catálisis de contacto. Este tipo de catalizadores son ampliamente utilizados en las refinerías de petróleo.
4. Si en una reacción se desprenden gases, explique cómo se determina el avance de la reacción. Puede seguirse midiendo, con una bureta de gases, el volumen de gas liberado.
5. Investiga las propiedades químicas del peróxido de hidrógeno, del dicromato de potasio y de la enzima catalasa.
Peróxido de Hidrógeno. Tipos de peligro Incendio
Explosión
Exposición
Inhalación
Piel
Ojos
Ingestion
Peligros
Prevención
No combustible pero NO poner en contacto facilita la combustión con combustibles, de otras sustancias. agentes reductores o Muchas reacciones superficies calientes. pueden producir incendio o explosión. Riesgo de incendio y explosión en contacto con calor o catalizadores metálicos.
Primeros auxilios En caso de incendio en el entorno: agua en grandes cantidades, agua pulverizada. En caso de incendio: mantener fríos los bidones y demás instalaciones rociando con agua. ¡CONSULTAR AL MEDICO!
¡EVITAR LA FORMACION DE NIEBLA! ¡EVITAR TODO CONTACTO! Corrosivo. Tos, vértigo, Ventilación, extracción Aire limpio, reposo y dolor de cabeza, localizada o protección proporcionar asistencia dificultad respiratoria, respiratoria. médica. náuseas, jadeo, dolor de garganta. Corrosivo. Guantes protectores y Aclarar con agua Enrojecimiento, traje de protección. abundante, quitar la quemaduras cutáneas, ropa contaminada y dolor. proporcionar asistencia médica. Corrosivo. Gafas ajustadas de Enjuagar con agua Enrojecimiento, dolor, seguridad o pantalla abundante durante visión borrosa, facial. varios minutos y quemaduras profundas proporcionar asistencia graves, ulceración de la médica. cornea, perforación. Dolor abdominal, No comer, ni beber, ni Enjuagar la boca, NO náuseas, dolor de fumar durante el provocar el vómito, dar garganta, vómitos, trabajo. a beber agua abundante distensión abdominal. y proporcionar asistencia médica.
Dicromato de Potasio.
Inhalación
Ingestión
Contacto en la piel
Contacto con los ojos
Corrosivo, destructivo para los tejidos de las membranas mucosas. Cusa ulceración y perforación del septo nasal, dolor de garganta, tos, respiración entrecortada., sensibilización pulmonar o asma alérgica, puede causar edema pulmonar. Corrosivo. causa quemaduras a la boca, garganta y estómago produciendo la muerte. Puede causar dolor de garganta, vómitos y diarrea. Puede causar gastroenteritis violenta, colapso vascular periférico, mareos, calambres, shock, coma, hemorragias anormales, fiebre, daños al hígado y daños renal severo. Corrosivo, produce quemaduras severas y dolor. Polvos y soluciones concentradas pueden causar irritaciones severas. El contacto con piel quebrada puede producir úlceras y absorciones, lo que puede causar envenenamiento sistémico, afectando los riñones y el hígado. Corrosivo, puede causar visión borrosa, quemaduras severas a los tejidos. Puede causar heridas en la córnea o ceguera.
Llevar al aire fresco y conseguir ayuda médica en caso de dificultad para respirar. Si no está respirando dar respiración artificial, en caso de dificultad suministrar oxígeno. NO inducir al vómito, dar grandes cantidades de agua. Nunca suministre algo por la boca a una persona inconsciente. Conseguir ayuda médica de inmediato
Inmediatamente lave la piel con agua suficiente por 15 minutos. Remueva la ropa y zapatos contaminados y lavar antes de su reutilización.
Inmediatamente lavar los ojos con suficiente agua por 15 minutos, levantando los párpados inferiores y superiores ocasionalmente. Conseguir ayuda médica inmediatamente.
Enzima Catalasa La catalasa es una enzima que se encuentra en organismos vivos y cataliza la descomposición del peróxido de hidrógeno (H202) en oxígeno y agua. El peróxido de hidrógeno es un residuo del metabolismo celular de muchos organismos vivos, pero dada su toxicidad debe transformarse rápidamente en compuestos menos peligrosos. Para ello se usa con frecuencia esta enzima que cataliza su descomposición en agua y oxígeno. Además la catalasa se usa en la industria textil para la eliminación del peróxido de hidrógeno, así como en menor medida se emplea en la limpieza de lentes de contacto que se han esterilizado en una solución de peróxido de hidrógeno.
6. ¿Cuál es la reacción de descomposición del peróxido de hidrógeno que se lleva a cabo por el catalizador. El mecanismo completo de la catalasa no se conoce, aun así la reacción química se produce en dos etapas:
H2O2 + Fe(III)-E → H2O + O=Fe(IV)-E H2O2 + O=Fe(IV)-E → H2O + Fe(III)-E + O 2 donde Fe-E representa el núcleo de hierro del grupo hemo unido a la enzima.
7. ¿Cuál es la ecuación de rapidez de descomposición del peróxido de hidrógeno a)
en ausencia de catalizador
[P] = [P]o + k t
b)
en presencia de catalizador
[A]o / 2 = [A]o e - k t1/2
MATERIAL
Un cronómetro Dos vasos de precipitados de 250 ml Una probeta de 50 ml Una bureta Un agitador
PROPUESTA DEL DISEÑO EXPERIMENTAL
a. Hacer disoluciones con distintos volúmenes de catalizador e igual volumen de peróxido de hidrógeno. b. Registrar los datos de volumen de gas desprendidos a diferentes tiempos en particular el volumen máximo desprendido. c. A partir de los volúmenes de gas desprendidos aplicar el método integral.
d. e.
Trazar las gráficas de( Vmáx-Vt) vs t, Ln (Vmáx-Vt) vs t y 1/ (Vmáx-Vt) vs t para cada volumen empleado de catalizador. En base a las gráficas, obtener el orden de la reacción y la constante aparente kap.
BIBLIOGRAFÍA: o o o
Fisicoquímica, Castellan G. W., Addison Wesley Longman, 2ª Edición, 1987. Fisicoquímica, Ira N. Levine, Mc Graw Hill, 4ª edición, 1996. Página Web: http://www.doschivos.com/trabajos/quimica/483.htm
