cientica quimica

TRABAJO DE CAMPO: CUENCA DEL RIO LURN

FISICOQUMICAUNI - FIA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFacultad de Ingeniera Ambiental

NDICE

PGINAINTRODUCCIN.. 2OBJETIVOS.. 3FUNDAMENTO TERICO 3MATERIALES Y REACTIVOS 5DIAGRAMA DE FLUJO 7PARTE EXPERIMENTAL. 8 TABLA DE DATOS Y RESULTADOS 8 CLCULOS 9OBSERVACIONES.. 13 CONCLUSIONES. 14 RECOMENDACIONES. 14 CUESTIONARIO. 15 HOJA DE SEGURIDAD . 18 BIBLIOGRAFA 20

1. INTRODUCCION

LA QUIMICA, en virtud de su misma naturaleza, se ocupa del cambio. Las reacciones qumicas se convierten sustancias con propiedades bien definidas en otros materiales con propiedades diferentes. Gran parte de nuestro estudio de las reacciones qumicas tiene que ver con la formacin de sustancias nuevas a partir de un conjunto dado de reactivos. Sin embargo, resulta igualmente importante comprender la rapidez con la que ocurren las reacciones qumicas. Las velocidades de las reacciones abarcan un intervalo enorme: desde aquellas que se completan en fracciones de segundo, como ciertas explosiones, hasta otras que toman miles e incluso millones de aos, como la formacin de diamantes u otros minerales de la corteza terrestre.El campo de la qumica que se ocupa de la rapidez o velocidad de las reacciones se llama cintica qumica. La cintica qumica es un tema de importancia muy amplia.Guarda relacin, por ejemplo, con la rapidez que un medicamento acta, con el hecho de que la formacin y el agotamiento del ozono en las capas altas d la atmosfera estn en equilibrio, y con problemas industriales como el descubrimiento de catalizadores para sintetizar materiales nuevos.

2. OBJETIVOS Identificar la Ley de velocidad y orden de reaccin

3. FUNDAMENTO TERICOLa cintica qumica es la parte de la qumica que trata de la velocidad con que suceden las reacciones, de los factores que influyen en ella y del mecanismo a travs del cual los reactivos se transforman en productos.

Velocidad de reaccin Teora de las colisiones CINTICA Teora de las reacciones qumicas Teora del complejo activado

QUMICA Factores que influyen en la Ecuacin de velocidad Velocidad de reaccin

CatalizadoresVelocidad de reaccin: representa la rapidez con que tiene lugar la transformacin qumica de unas sustancias, los reactivos, en otras distintas, los productos. Velocidad media de una reaccin se mide a partir de la disminucin de la concentracin de un reactivo o el aumento de la concentracin de un producto en un intervalo de tiempo.Las velocidades suelen medirse en moles por litro y segundo (mol.L-1.s-1.) Supongamos la reaccin homognea:aA + bB cC + dDPara que la velocidad de la reaccin sea la misma tomando una u otra sustancia y que sea siempre positiva, las velocidades podran ser expresadas de la siguiente manera:Vmedia de reaccin = - 1/a. [A] / t =- 1/b. [B] / tVmedia de reaccin = 1/c. [C] / t = 1/d. [D] / t

Es decir la velocidad media de reaccin no es constante, sino que vara segn el intervalo de tiempo elegido, por lo que al comienzo de la reaccin es ms elevada y va disminuyendo gradualmente hasta llegar a ser nula cuando la reaccin se completa.

- La velocidad instantnea: se expresa mediante la derivada de la concentracin con respecto al tiempo de un reactivo o de un producto dividida por su correspondiente coeficiente estequiomtrico y convertida en una cantidad positiva.V instantnea de reaccin = - 1/a. d[A] / t =- 1/b. d[B] / tV instantnea de reaccin = 1/c. d[C] / t = 1/d. d[D] / t

La ecuacin de velocidad o ley de velocidad es una expresin matemtica que relaciona la velocidad instantnea de una reaccin en un momento dado con las concentraciones de los reactivos presentes en ese momento.

v = K.[A]x .[B]y . ........

v = Velocidad instantnea de la reaccinK = Constante de velocidad

[A] , [B],.... = Concentraciones molares de los reactivos en un instante dado.x, y,...= Exponentes calculados de forma experimental, se les denomina orden de reaccin de esos reactivo

El orden de una reaccin respecto de un reactivo es el exponente al que se eleva la concentracin de ste en la ecuacin de velocidad.El orden global de una reaccin es la suma de los exponentes a los que estn elevadas las concentraciones de los reactivos en la ecuacin de velocidad.

Factores que influyen en la velocidad de reaccin:- Temperatura de reaccin. Por regla general, la elevacin de la temperatura produce un importante aumento de la velocidad de reaccin. La ecuacin de Arrhenius relaciona la constante de velocidad, K, con la temperatura:K = A.e - Ea/RTA = Factor que tiene en cuenta la frecuencia de las colisiones en la reaccin y cuyas unidades son las de la constante K. (cuando las molculas son complejas, la orientacin en que se produce la colisin tambin influye)e = Nmero e, base de los logaritmos neperianos. (2,7182812....)Ea = Energa de activacin (J.mol-1)R = Constante de los gases (8,314 J.K-1.mol-1)T = Temperatura absoluta (K).

- Concentracin de los reactivos. Un aumento de la concentracin de los reactivos favorece la velocidad de reaccin.- Naturaleza qumica de las sustancias.- Estado fsico.- Grado de divisin de los slidos.- Uso de catalizador. Un catalizador es una sustancia que, estando presente en una reaccin qumica, produce una variacin en la energa de activacin, y como consecuencia una variacin de su velocidad, sin ser consumida durante el transcurso de aquella.

4. MATERIALES REACTIVOSMateriales 1 vaso de precipitado de 150mL Cronmetro 1 bagueta 1 papel con marca X 1 tubo de ensayo 1 probeta de 25mL

Reactivos Solucin de tiosulfato de sodio, Na2S2O3 0,3M Solucin de HCl 1M Agua destilada

5. DIAGRAMA DE FLUJOSExperiencia N1: Cintica Qumica Mide en una probeta de 50mL la solucin de Na2S2O3 0,3M y virtalo en un vaso de precipitado. Despus colecte 5mL de HCl en un tubo de ensayo.Na2S2O3 0,3M

Solucin de Na2S2O3 0,3M

5mL de HCl

Coloque un papel bond blanco en el cual se haya dibujado un aspa, ponga encima el vaso precipitado con la solucin de Na2S2O3. inmediatamente vierta 5mL de HCl en el vaso precipitado al mismo tiempo ponga en funcionamiento el cronmetro para tomar el tiempo y agite constantemente con la bagueta.

Papel bond blanco con el aspa se encuentra debajo del vaso precipitado

Mire verticalmente por encima del vaso de precipitado y anota el tiempo requerida hasta que desaparezca la marca hecha sobre el papel blanco.

6. PARTE EXPERIMENTAL

A) Cuadro de Datos y Resultados

EnsayoV (Na2S2O3) mlV (H2O) mlV (HCl) MLTiempo (s)T (C)

1500567,6522

240105104,8722

330205181,3222

420305278,2522

51040578022

EnsayoC (Na2S2O3)inicialC (Na2S2O3)finalTiempo (s)k

10,30,27267,65-5,072x10-3

20,240,218104,87-4,009x10-3

30,180,163181,32-3,195x10-3

40,120,109278,25-3,022x10-3

50,060,054780-2,374x10-3

B) Clculos Se mide la temperatura ambiente que es 22 C. El procedimiento sealado anteriormente se realiza en 4 ensayos y se anota el tiempo con las concentraciones previamente dadas.EnsayoV (Na2S2O3) mlV (H2O) mlV (HCl) MLTiempo (s)T (C)

1500567,6522

240105104,8722

330205181,3222

420305278,2522

51040578022

Determinar de qu orden es la reaccin, esto se ve grficamente.Denotamos por CA0 a la concentracin inicial de Na2S2O3 y por CA a la concentracinn final (despus de que haya pasado un tiempo t), por teora sabemos que la reaccin seria de orden n si cumpliese dicha ecuacin:dCA/dt = -kCAn

Aplicando esto para todos los ensayosM1V1 = M2V2 ....(1)1.- Suponiendo n = 0, la reaccin seria de orden cero, entonces: CA = -kt + CA0CA (Na2S2O3) MTiempo (s)

0,367,65

0,24104,87

0,18181,32

0,12278,25

0,06780

Desarrollando (1) en los cuatro ensayos, se obtiene la siguiente tabla:

Se obtuvo la siguiente grfica:

2.- Suponiendo n = 1, la reaccin sera de primer orden, entonces: LnCA = -kt + LnCA0 Desarrollando (1) en los cuatro ensayos, se obtiene la siguiente tabla: LnCATiempo (s)

-1,20467,65

-1,427104,87

-1,715181,32

-2,120278,25

-2,813780


3.- Suponiendo n = 2, la reaccin sera de segundo orden, entonces: 1/CA = -KT + 1/CA0 Desarrollando (1) en los cuatro ensayos, se obtiene la siguiente tabla: 1 / CATiempo (s)

3,33367,65

4,167104,87

5,556181,32

8,333278,25

16,667780


3.- Ahora determinamos la constante k: Podemos deducir fcilmente que la reaccin es de segundo orden ya que su grfica es la que ms se asemeja a una recta. Por lo tanto cumple la ecuacin: 1/CA = -KT + 1/CA0

EnsayoC (Na2S2O3)inicialC (Na2S2O3)finalTiempo (s)k

10,30,27267,65-5,072x10-3

20,240,218104,87-4,009x10-3

30,180,163181,32-3,195x10-3

40,120,109278,25-3,022x10-3

50,060,054780-2,374x10-3

C) Observaciones Bueno en este experimento se pudo observar como el tiempo de reaccin aumenta cuando la concentracin disminuye. Tambin se observ que la reaccin era ms lenta cada vez que a la reaccin se le agregaba un mayor volumen de H20. La reaccin entre el cido clorhdrico y Tiosulfato de Sodio es de segundo orden. Las diferentes concentraciones de los reactivos afectan la velocidad de reaccin. La constante de velocidad al no ser tan semejantes, resulta ser el promedio que es -3,534x10-3.

D) Conclusiones La velocidad de una reaccin depende de varios factores que pueden acelerar o retardar una reaccin. Uno de los factores que afectan la velocidad de una reaccin es la concentracin, pues a mayor concentracin la reaccin es mucho ms rpida que cuando esta disminuye. Para poder establecer el nmero de orden de una reaccin se utiliza grficos; pues para poder establecer el orden cero se realiza un grfico con la Cc vs t, para el orden 1 se realiza un grfico LnCc vs t y para el orden 2 se realiza un grfico 1/Cc vs t.

E) Recomendaciones Utilizar guantes y protector nasal para protegerse a la exposicin y al tiosulfato de sodio. Lavar y secar todos los instrumentos del laboratorio antes de realizar el experimento para que no se produzca una reaccin entre cualquier residuo con los reactivos. Tratar de que al agitar la bagueta sea de manera constante y homognea. Tratar de ser rpidos al momento de poner en marcha y de poner stop al cronmetro. Vaciar rpidamente el cido clorhdrico al vaso precipitado.

7. CUESTIONARIO1. Defina energa de activacin. Cul es el papel de energa de activacin en la cintica qumica?La energa de activacin () suele utilizarse para denominar la energa mnima necesaria para que se produzca unareaccin qumicadada. Para que ocurra una reaccin entre dos molculas, stas deben colisionar en la orientacin correcta y poseer una cantidad de energa mnima. A medida que las molculas se aproximan, sus nubes de electrones se repelen. Esto requiere energa (energa de activacin) y proviene delcalordel sistema, es decir de la energa traslacional, vibracional, etc de cadamolcula. Si la energa es suficiente, se vence la repulsin y las molculas se aproximan lo suficiente para que se produzca una reordenacin de los enlaces de las molculas.

En la cintica qumica se estudia las velocidades, por lo tanto la energa de activacin es la energa adicional que deben absorber las molculas de los reactivos para que, al colisionar, lleguen a formar el complejo activado.

2. Se incendi una industria especializada en el refinamiento de metales de transicin como el titanio. Se advirti a los bomberos no utilizar agua para sofocar el fuego. Por qu?Silicio, titanio, circonio y hafnio - Grupo 4 A y BEstos elementos en un alto grado de subdivisin y en condiciones trmicas especiales reaccionan exotrmicamente con el agua liberando hidrgeno capaz de inflamarse en presencia de un foco de ignicin. Si Silicio Ti Titanio Zr Circonio Hf HafnioReaccin tpicaTi + 2H2O TiO2 + 2H2Singularidades: El Titanio a 700 C descompone el vapor de agua, autoinflamndose el hidrgeno liberado. El Circonio y el Hafnio en estado pulverulento, conteniendo bajos porcentajes de humedad (5-10%), son ms difciles de inflamar que secos, pero si se inflaman arden explosivamente proyectando partculas en combustin. El polvo debe contener al menos un 25% de humedad para poder ser manipulado con seguridad.

3. Indique la diferencia entre catlisis homognea y catlisis heterognea. De ejemplos.

La catlisis homognea ocurre toda en la misma fase (generalmente en disolucin). Se disuelven los reactivos y el catalizador y, al cabo del tiempo, tienes una disolucin de los productos y el catalizador, intacto. Es una catlisis muy eficaz, porque el contacto entre el catalizador y las sustancias qumicas est asegurado. Las molculas en disolucin se mueven libremente. Presenta problemas, a veces, a la hora de separar el catalizador para reutilizarlo. Despus de mezclar el colacao en la leche, intenta separar el polvillo.Un ejemplo de catlisis homognea implica la influencia deH+en laesterificacinde los steres, por ejemplo, acetato de metilo a partir del cido actico y el metanol.

Por otro lado, la catlisis heterognea ocurre en dos fases: los reactivos estn en disolucin (el caldo) y el catalizador, slido, se sumerge en ella durante un tiempo (los garbanzos). Tiene una gran ventaja, que se aprovecha mucho en la industria: el catalizador se separa muy fcilmente por simple filtracin (como un colador). Pero, por otra parte, el contacto entre las molculas qumicas que andan disueltas y el catalizador no siempre es sencillo. Suelen usarse, para favorecer este contacto, slidos con mucha superficie. Por ejemplo, en elproceso de Haber, elhierrofinamente dividido sirve como un catalizador para la sntesis deamonacoa partir de nitrgenoehidrgeno.

8. HOJA DE SEGURIDAD

9. BIBLIOGRAFAVELOCIDAD DE REACCION mit.ocw.universia.net/7.51/f01/pdf/fa01lec02.pdf CONCEPTOS DE CINETICA QUIMICA http://www.uv.es/~baeza/cqtema3.html www.ieslaaldea.com/documentos/fisicayquimica/cinetica www.politecnicocartagena.com/wp-content/.../11/cinetica_quimica.pdf http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/NTP/Ficheros/201a300/ntp_237.pdfHOJA DE SEGURIDAD: http://www.gtm.net/images/es/nuestrosproductos/t/TIOSULFATO%20DE%20%20SODIO%20PENTAHIDRATADO-2a%20revision.pdfCATLISIS HOMOGENEA Y HETEROGENEAhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cat%C3%A1lisisCINETICA QUIMICA

20

cientica quimica

Documents