CINÉTICA QUÍMICA
PRÁCTICA N° 02 CINETICA QUÍMICA I. OB OBJE JETI TIVO VOS S •
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Interpretar la velocidad de las reacciones químicas y los factores que afectan esta velocidad. Comp Compro roba barr que que la vari variac ació ión n de la conc concen entr trac ació ión n modi modifi fica ca la velocidad de una de una acción química.
II.PRINCIPIOS TEÓRICOS La velo veloci cida dad d de reac reacci ción ón es el camb cambio io de conc concen entr trac ació ión n que que experimenta un reactante o un producto en función del tiempo. Por ejemplo para la reacción hipottica! "
#
%$→
$C
&elocidad &elocida d ' ( d)"* ' (d)%* ' d)C* dt $dt $dt Los Los si+n si+nos os ne+a ne+ati tivo vos s indi indica can n que que las las conc concen entr trac acio ione nes s de " y % decrecen con el tiempo, y el si+no positivo, que la concentración de C aume aument nta a con con el tiem tiempo po.. Los Los par parnt ntes esis is cuad cuadra rado dos s indi indica can n concentración en moles por litro. -e+n la definición de velocidad nos indica que % desaparece $ veces mas r/pido que ", y C aparece 0 veces m/s r/pido que aquella con la que " desaparece. La velo veloci cida dad d de una una reacc eacció ión n depen epend de de var varios ios fact actores ores,, concentración de los reactantes y a veces, de los productos, de la temperatura y de los cataliadores. Por lo +eneral la medición de la velo veloci cida dad d se efec efect ta a en cier cierta tas s cond condic icio ione nes s expe experi rime ment ntal ales es específicas, de tal manera que todos los factores que afectan la velocidad velocidad permane permanecan can constante constantes, s, excepto excepto uno. 2ste estudio estudio se reali realia a en forma forma sistem/ sistem/tic tica, a, hasta hasta que se identifi identifique que,, lo mejor mejor posible, el comportamiento cintico de la reacción. La expr expres esió ión n mate matem/ m/ti tica ca que que rela relaci cion ona a la velo veloci cida dad d de una una reacción con las concentraciones concentraciones de los reactivos reactivos se denomina 3Ley 3Ley de &elocidad4. La Ley de &elocidad se debe determinar experimentalmente, no se puede deducir de la ecuación estequiomtrica correspondiente correspondiente a la reacción neta. Para Para nuestr nuestra a reacción reacción hipot hipottic tica, a, la representarla se+n!
Ley de &elocid &elocidad ad podemos podemos
&elocidad ' (d)"* ' 5)"*n)%*m dt 67P 8 Laboratorio de 9uímica
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La velocidad, (d)"*:dt expresa la disminución de la concentración de " en función función del tiempo, a una temperatura conocida t, t, 5 es una una cons consta tant nte e de prop propor orci cion onal alid idad ad y se deno denomi mina na 3c 3con onst stan ante te de velocidad4. 2l exponente de cada concentración concentración ;n y m en este caso< se denomina denomina el orden orden de la reacción reacción para esa especie especie química química particular particular.. -i los valores valores de n y m son 1 y 0 respectiv respectivament amente, e, la ley de velocidad es! &elocidad ' (d)"* ' 5)"*)%*0 dt = se dice que la reacción es de primer orden respecto a la especie " y de se+undo orden respecto a la especie especie %. %. -i los valores de n y m son > y 1 respectivamente, respectivamente, la ley de velocidad velocidad es! > &elocidad ' ( d)"* ' 5)"* )%* ' 5? )%* dt 2n este caso se dice que es de orden cero respecto a " ;o independiente de la concentración de "< y de primer orden respecto a %. 2n concentración el orden de reacción respecto a una especie es simplemente la potencia a la cual se eleva la concentración de dicha especie en la ley de velocidad. 2l orden total de la reacción ser/ la suma de n#m. -e debe debe hace hacerr pres presen ente te que que el orde orden n de reac reacci ción ón se dete determ rmin ina a experimentalmente y no debe ser relacionada con los coeficientes de la ecuación estequiomtrica, excepto si la reacción ocurre en una sola etapa. 2n este experimento se observar/ el efecto de la concentración y de la temp temper erat atur ura a sobr sobre e la velo veloci cida dad d de una una reacc eacció ión n quím químic ica a realiando al+unos ensayos con la reacción llamada 4reacción reloj4. @ich @icha a reac reacci ción ón se llev lleva a a cabo cabo mec mecla land ndo o una una solu soluci ción ón " de 7iosulfato de -odio ;Aa ;Aa0-0B$<, con una solución % de Cl . 2n este momento se producira la si+uiente reacción 9uímica. Cl #Aa0-0B$ D-B0 #- ;coloidal< #AaCl #0B B en forma iónica se+n el criterio del profesor y los conocimientos de los alumnos # -0B$(0 D-B0 #0B #-;coloidal< 0
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III. PROCEDIMIENTO PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL EXPERIMENTAL a) Mat Mat!" !"a# a#$ $%% - &aso de precipitado 1E> mL - Cronómetro - %a+ueta - Papel con marca F - 7ubos de ensayo - Probeta
&) P!'(* P!'(*t'$ t'$ +,-" +,-"*'$ *'$ -
-olución de tiosulfato de sodio, Aa0-0B$ >,$ G -olución de Cl 1 G "+ua destilada.
*) P!'* P!'*( (""-" "t t'% '% 1. Gide en una probeta de E> mL la solucion de Aa0-0B$ >,$ G y virtelo en un vaso de precipitado. 0. Colecte Colecte E mL mL de Cl Cl en un tubo tubo de ensayo. ensayo. $. Coloque Coloque un papel papel bond blanco blanco en el el cual se haya haya dibujado dibujado un aspa, aspa, pon+a encima el vaso de precipitado con la solución de Aa0-0B$. H.
Inmedi Inmediata atame mente nte vierta vierta EmL de Cl en el vaso del precipi precipitad tado o al mismo tiempo pon+a en funcionamiento el cronómetro para tomar el tiempo y a+ite constantemente constantemente con la ba+ueta.
E. Gire Gire vert vertic ical alme ment nte e por por enci encima ma del del vaso vaso de prec precip ipit itad ado o y anota el tiempo requerido hasta que desapareca la marca hecha sobre el papel blanco. . Jealia H ensayos m/s, utiliando las cantidades y prop propor orci cion ones es indi indica cada das s en la tabl tabla a que que acon aconti tinu nuac acio ion n se muestra. K. "not "note e los los tiem tiempo pos s requ requer erid idos os para para cada cada expe experi rien enci cia, a, y recuerde tomar la temperatura. $
. @eter etermi mine ne el orden den de reacci acció ón. Jeali ealic ce +r/fic /fica as par para comprobar si es de orden cero, uno o dos. @eterminar la constante de velocidad. 67P 8 Laboratorio de 9uímica
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IV. TABLA DE RESULTADOS% RESULTADOS% Dat'$% A t-/!at! a% V1Na2S2O)3
P! &a
-L E> H> $> 0> 1>
AM1 AM0 AM$ AMH AME
A-&"ta# V 142O)-L
V14C#) -L
>> 1> 0> $> H>
E E E E E
°C T"-/'3 $
C5#*#'$% C*'!!6"(a C""*"a# 7 V ""*a#8V t'ta# P!&a
C'*t!a*"9 C'!!6"(a 1C*)
T"-/' 1$)
L C*
:8C*
AM1 AM0 AM$ AMH AME Con ayuda de la tabla anterior realice las si+uentes +r/ficas! •
Brden cero ;Cc vs t<
•
Primer Brden ;LnC vs t<
•
-e+undo orden ;1:C vs t<
@e las +r/ficas anteriores determine a qu orden pertenece la reacción estudiada y los valores de los par/metros de la ecucación cintica. H
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V. CUES CUESTI TION ONAR ARIO IO :% 1. @e las las +r/ +r/fi fica cas! s! a. 9u conclus conclusiones iones +enerales +enerales obtien obtiene e de ellas. ellas. Jealic ice e una una pred predic icci ción ón del del tiem tiempo po de reac reacci ción ón para para que que la b. Jeal concentración del Aa0-0B$ lle+ue a la mitad. 0. 2n el estud estudio io de la reacción reacción de descompo descomposic sición ión se obtuvi obtuviero eron n los si+uientes datos!
2stablece el orden de la reacción y calcula la constante de reacción $. 2n la desc descom ompo posi sici ción ón del del amon amonia iaco co,, se midi midier eron on los los si+u si+uie ient ntes es datos. La línea línea superior superior indica indica el tiempo tiempo en se+und se+undos, os, y la línea línea inferio inferiorr indi indic ca la conc concen entr trac ació ión n cor correspo espond ndie ient nte e de amo amoniac niaco o, en moles:litro. > 1 0 t1:0 0,>>> 1,NN$ 1,NK 1,>>> 2scri 2scriba ba una una ecua ecuació ción n para para la la veloci velocidad dad de reac reacció ción n y la constante de velocidad O de sta reacción reacción de primer primer orden, orden, y calculese calculese el tiempo tiempo de vida media, t1:0. ;6se papel milimetrado u hoja de c/lculo<.
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