INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS LABORATORIO DE CINETICA Y REACTORES HOMOGENEOS Práctica No. 4 “Infl!ncia "! la conc!ntraci#n !n la $!loci"a" "! r!acci#n !%&l!an"o co%o 'i't!%a !l alco(ol !t)lico * !l áci"o cr#%ico.+ Prof!'ora, Mart(a H!rnán"!- Pic(ar"o Int!rant!' "!l !/i&o,
BOTELLO CORONA AL0REDO ARAM DIA1 CORREO 2A3IER GARCA CASADO AIDE5 S6REIMA ORDO7E1 PROCOPIO MARA P5RE1 L8PE1 3IRIDIANA 391:6E1 0ERN9NDE1 CLA6DIA ELENA
Grupo: 3IM55
Equipo: 3
Méi!o Di"#ri#o $%&%r'( ' )* D% No+i%,-r% &% )./50
O-1%#i+o" D!finir &or la !;&r!'i#n "! $!loci"a" "! r!acci#n< !l !f!cto /! ti!n! la $ariaci#n "! conc!ntraci#n !n la %i'%a $!loci"a". D!t!r%inar &or lo' %=to"o' %at!%ático' !%&l!a"o' !l or"!n "! r!acci#n a') co%o !l co!fici!nt! cin=tico. E'ta>l!c!r la !;i't!ncia "! infl!ncia !ntr! la r!laci#n %olar * !l or"!n "! r!acci#n. A"/irir la' (a>ili"a"!' a"!ca"a' &ara la to%a "! %!'tra'< a') co%o &ara %!"ir ' conc!ntraci#n * "!t!r%inar ' r!laci#n r!'&!cto al ti!%&o. S!l!ccionar !l %=to"o %á' a&ro&ia"o &ara la o>t!nci#n "! lo' "ato' cin=tico' &ara calclar la $!loci"a" "! r!acci#n.
I2#ro&u!!i2. El a%!nto "! la conc!ntraci#n "! lo' r!acti$o' (ac! %á' &ro>a>l! !l c(o/! !ntr! "o' %ol=cla' "! lo' r!acti$o'< con lo /! a%!nta la &ro>a>ili"a" "! /! !ntr! !'to' r!acti$o' '! "= la r!acci#n. En !l ca'o "! r!accion!' !n !'ta"o a'!o'o !l a%!nto "! la conc!ntraci#n "! lo' r!acti$o' '! lora a%!ntan"o la &r!'i#n< con lo /! "i'%in*! !l $ol%!n. Si la r!acci#n '! ll!$a a ca>o !n "i'olci#n< &ara ca%>iar la conc!ntraci#n< lo /! '! (ac! !' $ariar la r!laci#n !ntr! !l 'olto * !l "i'ol$!nt!. D! ac!r"o con la t!or)a "! la' coli'ion!'< &ara /! '! &ro"-ca na r!acci#n /)%ica ti!n!n /! c(ocar !ntr! ') la' %ol=cla' r!accionant!'. A(ora >i!n< '!?n la t!or)a cin=tica< !l n?%!ro "! c(o/!' !' &ro&orcional a la conc!ntraci#n "! ca"a no "! lo' r!acti$o'. Por tanto< la $!loci"a" "! r!acci#n '!rá &ro&orcional a la conc!ntraci#n "! ca"a no "! lo' r!acti$o'.
La $!loci"a" "! r!acci#n no !' con'tant!. Al &rinci&io< can"o la conc!ntraci#n "! r!acti$o' !' %a*or< ta%>i=n !' %a*or la &ro>a>ili"a" "! /! '! "!n c(o/!' !ntr! la' %ol=cla' "! r!acti$o< * la $!loci"a" !' %a*or a %!"i"a /! la r!acci#n a$an-a< al ir "i'%in*!n"o la conc!ntraci#n "! lo' r!acti$o'< "i'%in*! la &ro>a>ili"a" "! c(o/!' * con !lla la $!loci"a" "! la r!acci#n. La %!"i"a "! la $!loci"a" "! r!acci#n i%&lica la %!"i"a "! la conc!ntraci#n "! no "! lo' r!acti$o' o &ro"cto' a lo laro "!l ti!%&o< !'to !'< &ara %!"ir la $!loci"a" "! na r!acci#n n!c!'ita%o' %!"ir< >i!n la canti"a" "! r!acti$o /! "!'a&ar!c! &or ni"a" "! ti!%&o< >i!n la canti"a" "! &ro"cto /! a&ar!c! &or ni"a" "! ti!%&o.
En la' r!accion!' !l!%!ntal!'< la $!loci"a" "! r!acci#n !' &ro&orcional al &ro"cto "! la' conc!ntracion!' "! lo' r!acti$o'< !l!$a"a' a '' r!'&!cti$o' co!fici!nt!' !'t!/io%=trico'. E'ta !' la lla%a"a (%4 &% '!!i2 &% ,'"'". En !l &a&!l /! @!a !l !;c!'o "! na "! la' ''tancia' r!accionant!', la canti"a" "! ''tancia "! &ro"cto for%a"o "!&!n"!rá '#lo "!l r!acti$o li%itant!< &or lo /! no !' &o'i>l! a%!ntar la canti"a" "! &ro"cto for%a"o &!ro ') la $!loci"a" "! la r!acci#n. En !l ca'o "! r!accion!' (!t!ro=n!a'< !n la' /! lo' r!acti$o' !'tán !n fa'!' "if!r!nt!'< la r!acci#n '#lo ti!n! lar !n la '&!rfici! "! contacto "! la' fa'!'< &or lo /! la $!loci"a" "! r!acci#n a%!nta %c(o al a%!ntar !l ár!a "! "ic(a '&!rfici!. Por !llo< la' r!accion!' &!"!n '!r %* rá&i"a' 'i lo' r!acti$o' '#li"o' '! !nc!ntran fina%!nt! "i$i"i"o'< co%o &!"!' $!r !n la i%a!n. La' con"icion!' %á' &ro&icia' &ara /! na r!acci#n '!a rá&i"a !' /! '! $!rifi/! !ntr! a'!' o !n "i'olci#n< *a /! !ntonc!' la "i$i'i#n alcan-a ' ra"o %á;i%o.
D%"'rro((o %p%ri,%2#'(
A continaci#n '! !nli'tan la' acti$i"a"!' !;&!ri%!ntal!' /! "!>!rán ll!$ar'! a ca>o * '! in"ica la ta>la !n la /! '! >icarán lo' "ato'< '!alán"o'! a"!%á' !l %an!@o "! lo' %i'%o'. . Pr!&arar na 'olci#n "! áci"o cr#%ico áci"a< "i'ol$i!n"o !n %L "! aa "!'tila"a "! CrOFa continaci#n a"icionar !n >ao Mar)a l!nta%!nt! %L "! HSO4 conc!ntra"o< aforar a L con aa "!'tila"a< canti"a" 'fici!nt! &ara to"o !l r&o. . Pr!&arar L "! 'olci#n alco(#lica canti"a" !' 'fici!nt! &ara to"o !l r&o< a"icionan"o a >ao Mar)a !n a&ro;i%a"a%!nt! %L "! aa "!'tila"a %L "! !tanol a>'olto '!i"o "! %L "! HSO4 conc!ntra"o final%!nt! aforar a L con aa "!'tila"a. J. Pr!&arar n L "! 'olcion!' "! tio'lfato "! 'o"io .M * . M r!'&!cti$a%!nt! 4.K Pr!&arar na 'olci#n in"ica"ora "! I Si't!%a I, r "! I "i'ol$!r !n J%L "! aa "!'tila"a * Si't!%a II, . r "! I "i'ol$!r !n %L "! aa "!'tila"a< &r!&ara"a al %o%!nto. .K Pr!&arar Lna 'olci#n in"ica"ora "! al%i"#n $!r !n la &ráctica J la %an!ra "! &r!&arar'! .K M!"ir * %!-clar la' canti"a"!' n!c!'aria' "! áci"o cr#%ico * !tanol< "! ac!r"o al 'i't!%a a &r!&arar in"ica"o &or !l &rof!'or. Iniciar !l cron#%!tro al %o%!nto "! %!-clar. F. A lo' tr!' %into' "! inicia"a la r!acci#n< to%ar na al)cota "! %L* "!&o'itarla !n n %atra- Erl!n%!*!r /! cont!na . %L "! I< a continaci#n titlarla con tio'lfato "! 'o"io $!r ta>la 4. '!?n !l 'i't!%a< (a'ta t!n!r n color a%arilloKclaro. .K In%!"iata%!nt! "!'&=' ar!ar na' ota' "! la 'olci#n "! al%i"#n '! tornará a-l o'croKn!ro * '!ir titlan"o con tio'lfato "! 'o"io (a'ta !l $ir! a a-l aa %arino. R!i'trar !l $ol%!n total a'ta"o "! tio'lfato !n la Ta>la 4.. . R!&!tir lo' &a'o' F * (a'ta o>t!n!r l!ctra' a&ro;i%a"a%!nt!.
S! "!>! ci"ar "! no conta%inar la r!acci#n< ni 'o>r!Ktitlarla. El $ol%!n "! a'to '!rá ial al a'ta"o ant!' "! la a"ici#n "!l al%i"#n %á' !l a'ta"o "!'&=' "! "ic(a a"ici#n. NOTA 1
NOTA 2:
Si't!%a , Al t!r%ino "! la' l!ctra' a"icionar a&ro;i%a"a%!nt! %l "! 'olci#n alco(#lica &ara t!r%inar "! r!"cir !l cro%o (!;a$al!nt! a tri$al!nt!< =l cal !' %!no' conta%inant!. Si't!%a , S! to%arán la' l!ctra' /! &!r%ita !l 'i't!%a< &!' co%o la 'olci#n $a ca%>ian"o a a-l aa%arina< ll!a n %o%!nto /! *a no ti!n! ca'o titlarla
Vire a Verde limón aguamarina
Vire a azul
Cálculos
Para conoc!r la $ariaci#n "! la conc!ntraci#n "! HCrO4 * to%an"o !n c!nta la 'ii!nt! r!acci#n, 4HCrO4K Q I
4Cr JQ Q I Q Pro"cto'
S! o>'!r$a /! !l Cro%o '! r!"c! "! Q a QJ !'to !;&lica !l ca%>io "! color !n la r!acci#n confor%! !l &a'o "!l ti!%&o. Calcla%o' la conc!ntraci#n "! HCrO4K con la 'ii!nt! !;&r!'i#n. 4 −¿
¿
HCrO
¿ ¿
Conc!ntraci Conc!ntraci Conc!ntraci #n #n #n 4 −¿ 4 −¿ 4 −¿ Ti!%&o ¿ ¿ ¿ J 4 F J
HCrO
HCrO
HCrO
Si't!%a .J4 .J .J .F .4 .J . .F .
Si't!%a .4 . . .FJJJJ . .4F .JJJJJJ . .JJJJ .F .
Si't!%a J . .F .JJJJJJ .FJJJJ .F .4F
.K Con !l fin "! co%&arar lo' "ato' !;&!ri%!ntal!'< raficar !n n %i'%o ráfico Conc!ntraci#n HCrO mol L $'. Ti!%&o %in &ara lo' 'i't!%a' !n !'t"io.
Concentracion de HCrO 4- Vs Tiempo 0.02 0.01 tiempo (min)
0.01 0 0
5
10
15
20
25
30
35
Concentracion de HCrO4- mol!l" D!>i"o a /! no '! ti!n! la conc!ntraci#n inicial "!l HCrO 4K< ni "ato' a;iliar!' &ara ' cálclo< '! o&ta &or !%&l!ar !l %=to"o "if!r!ncial &ara !l cálclo "! n * k .
Mé#o&o Di%r%2!i'( La' !;&r!'ion!' cin=tica' '! o>ti!n!n con'i"!ran"o la r!acci#n, JCHJCHOH Q 4HCrO4K Q HQ
JCHJCOOH Q 4Cr JQ Q JHO
HCrO H
¿ +¿ ¿¿ ¿ ¿
[¿ ¿ 4− ] β ¿ 1
−r A=
−dCA dt
= K [ CH CH OH ]α ¿ 3
2
Don"! α + β + γ =1 HCrO
Si '&on!%o' /! la $!loci"a" "! la !caci#n "!&!n"! 'ola%!nt! "!
[¿ ¿ 4− ] ¿
!ntonc!' &o"!%o' o>t!n!r la $!loci"a" "! la r!acci#n a &artir "!l 'ii!nt! %o"!lo 'int=tico, −r A=
−dCA dt
= K C An
1
Lin!ali-an"o !l %o"!lo,
ln
(
−∆ CA ∆ t
)=
´ ln ( K ) + n ln CA
:! c%&l! con la !'trctra "! la !caci#n "! na l)n!a r!cta, y =b + mx
Don"!, y = ln
(
−∆CA ∆ t
)
m =n
´ x =ln CA
b =ln ( K )
SISTEMA A&lican"o !l %=to"o "if!r!ncial &ara !l t!rc!r 'i't!%a !;&!ri%!nto r!ali-a"o &or !l !/i&o, ∆ CA =CAi+1 −C A i ∆ CA =0.0133− 0.0133=0 ∆ t =3 min
´ = CA
ln
C Ai + CA i+ 1 2
=
0.0133+ 0.0133
( − )= ( )= ∆ CA ∆ t
ln
0 3
2
0
=0.0133
´ = ln ( 0.0133 )=−4.3175 ln CA Ca U Ti!%&o
HCrO
´ CA
´ ) ln ( CA
(−
ln =
Δ C Δ t
[¿ ¿ 4 ] ¿
VCA
Vt
.J4
.
J
.JJJ K4.JF J
.
J
.J
K .4
J
.JJ K4.JJ J
K.F
.J
K .4
J
.FJ K4.JJ J
K.F
.F
K .F
J
.4 K4.J
K.J
.4
K .F
J
.J K4.4 J
K.J
.J
K .4
J
. K4.4JF
K.F
.
K .JJ
J
.JJJ K4.4
K.J
.F
K .JJ
J
. K4.
K.J
4
.J
K .JJ
J
.4 K. F
K.4
F
J
J
J
−1
Grafican"o * o>t!ni!n"o na r!r!'i#n lin!al,
+n C, s +nC,!t" -4.5500
-4.5000
-4.4500
-4.4000
-%.5000 -4.3500 -4.3000 -$.0000 -$.5000
+n Ca!t"
&'" ( 2.$#' ) 3.*2
-#.0000 -#.5000 -10.0000 -10.5000
+nC,"
Entonc!', b
K = e =e
3.6172
=37.23
m=2.89
El %o"!lo cin=tico !', 2.89
−r A=37.23 C A
(
mol l −min
−1.89
)
SISTEMA A&lican"o !l %=to"o "if!r!ncial &ara !l t!rc!r 'i't!%a !;&!ri%!nto r!ali-a"o &or !l !/i&o, ∆ CA =CAi+1 −C A i ∆ CA =0.0086− 0.014 =−0.0054
∆ t =3 min
´ = CA
ln
(
C Ai + CA i+ 1 2
−∆ CA ∆ t
) ( =ln
=
0.0086 + 0.014 2
−0.0054 3
= 0.01130
)=−
6.32
´ = ln ( 0.01130 )=−4.4830 ln CA
Ca U HCrO
Ti!%&o
[¿ ¿ 4 ] ¿
´ CA
´ ) ln ( CA
(
ln =
− Δ C
VCA
Vt
.4
K .4
J
.J K4.4J
K.J
J
.
.4
J
. K4.FJJ
K.F
.
K .F
J
.F K4.
KF.J
.FJ
K .JJ
J
.JF K.F
KF.F
.
K .JJJ
J
.4J K.JF
KF.FF
.4F
K .JJ
J
.J K.F
K.F4
.JJJ
K .FJJ
J
.F K.J
K.J
.
K
J
.F K.4
K.4
−1
Δ t
.F 4
.J
K .F
J
. K.J
K.J
F
.F
K .4F
J
.4J K.4F
K.F
J
.
K .
J
. KF.4
KF.4
Grafican"o * o>t!ni!n"o na r!r!'i#n lin!al,
+n C, s +nC,!t" -$.0000
-%.0000
-*.0000
0.0000 -5.0000 -4.0000 -2.0000 -4.0000
+n Ca!t"
-*.0000 &'" ( 0.44' - 5.*
-$.0000 -10.0000
+nC,"
Entonc!', b
−5.5986
K = e =e
= 0.0037
m=0.4353
El %o"!lo cin=tico !', 0.43
−r A= 0.0037 C A
(
mol l −min
)
0.57
SISTEMA J A&lican"o !l %=to"o "if!r!ncial &ara !l t!rc!r 'i't!%a !;&!ri%!nto r!ali-a"o &or !l !/i&o, ∆ CA =CAi+1 −C A i ∆ CA =0.0062−0.011=−0.004733
∆ t =3 min
´ = CA
ln
C Ai + CA i+ 1 2
( − )= ( ∆ CA ∆ t
ln
=
0.0062+ 0.011 2
0.004733 3
=0.008633
)=−
6.4517
´ = ln ( 0.008633)=−4.752124 ln CA
Ca U HCrO
Vt
´ CA
´ ) ln ( CA
(
ln =
− Δ C
Ti!%&o
[¿ ¿ 4 ] ¿
VCA
.
K.4FJJ
J
.J K K J 4.F .4F
. K.JJ F
J
.4 K K . .JJ .J F
.JJJJJ K. J
J
.J K K .JJJJJ J .F F.J4 J
.FJJJ K.F J
J
.J K K .FJJJ .44 .4 J
. K.4 F
J
. K K . F F.JJ .F F
.4 K.4F F
J
.J K K .4 J .JJ .F F
−1
Δ t
.
J
J
J
J
J
Grafican"o * o>t!ni!n"o na r!r!'i#n lin!al,
+n C, s +nC,!t" -#.0000
-$.0000
-%.0000
-*.0000
0.0000 -5.0000 -4.0000 -2.0000 -4.0000
+n Ca!t"
-*.0000 &'" ( 0.%1' - 3.22
-$.0000 -10.0000
+nC,"
Entonc!', b
−3.2184
K = e =e
= 0.04
m=0.715
El %o"!lo cin=tico !', 0.71
−r A= 0.04 C A
(
mol l −min
)
0.29
CONCLUSIONES En !'ta &ráctica '! o>t$i!ron "ato' cin=tico' &or !l %=to"o titri%=trico &ara "!t!r%inar !l or"!n "! la r!acci#n a') co%o la con'tant! "! $!loci"a"< '! (i-o !n tr!' 'i't!%a' con conc!ntracion!' "! alco(ol !t)lico "i'tinta' * 'a>!r c#%o infl*! la conc!ntraci#n !n la $!loci"a" "! r!acci#n co%o &!"! $!r'! !n lo' r!'lta"o' "! lo' tr!' 'i't!%a' a conc!ntracion!' >a@a' la r!acci#n !' "! '!n"o or"!n * a conc!ntracion!' alta' 'on a&ro;i%a"a%!nt! "! &ri%!r or"!n< ta%>i=n '! &"o o>'!r$ar /! la r!acci#n !' l!nta can"o '! ti!n!n conc!ntracion!' >a@a' "! !tanol< co%o &!"! $!r'! !n lo' cálclo' la con'tant! "! $!loci"a" ta%>i=n '! $! af!cta"a ' $alor a%!nta con la conc!ntraci#n< !ntonc!' la cin=tica "! la r!acci#n 'i !' infl!ncia"a &or la conc!ntraci#n.
