1CINTICA QUMICA

PRCTICA N 02CINETICA QUMICA

I. OBJETIVOS

Interpretar la velocidad de las reacciones qumicas y los factores que afectan esta velocidad.

Comprobar que la variacin de la concentracin modifica la velocidad de una de una accin qumica.

II.PRINCIPIOS TERICOS

La velocidad de reaccin es el cambio de concentracin que experimenta un reactante o un producto en funcin del tiempo.Por ejemplo para la reaccin hipottica:

A + 3B 3C

Velocidad = - d[A] = -d[B] = d[C] dt 3dt 3dt

Los signos negativos indican que las concentraciones de A y B decrecen con el tiempo, y el signo positivo, que la concentracin de C aumenta con el tiempo. Los parntesis cuadrados indican concentracin en moles por litro. Segn la definicin de velocidad nos indica que B desaparece 3 veces mas rpido que A, y C aparece 2 veces ms rpido que aquella con la que A desaparece.

La velocidad de una reaccin depende de varios factores, concentracin de los reactantes y a veces, de los productos, de la temperatura y de los catalizadores. Por lo general la medicin de la velocidad se efecta en ciertas condiciones experimentales especficas, de tal manera que todos los factores que afectan la velocidad permanezcan constantes, excepto uno. Este estudio se realiza en forma sistemtica, hasta que se identifique, lo mejor posible, el comportamiento cintico de la reaccin.

La expresin matemtica que relaciona la velocidad de una reaccin con las concentraciones de los reactivos se denomina Ley de Velocidad. La Ley de Velocidad se debe determinar experimentalmente, no se puede deducir de la ecuacin estequiomtrica correspondiente a la reaccin neta.

Para nuestra reaccin hipottica, la Ley de Velocidad podemos representarla segn:

Velocidad = -d[A] = k[A]n[B]m dt

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La velocidad, -d[A]/dt expresa la disminucin de la concentracin de A en funcin del tiempo, a una temperatura conocida t, k es una constante de proporcionalidad y se denomina constante de velocidad. El exponente de cada concentracin (n y m en este caso) se denomina el orden de la reaccin para esa especie qumica particular. Si los valores de n y m son 1 y 2 respectivamente, la ley de velocidad es:

Velocidad = -d[A] = k[A][B]2 dt

Y se dice que la reaccin es de primer orden respecto a la especie A y de segundo orden respecto a la especie B. Si los valores de n y m son 0 y 1 respectivamente, la ley de velocidad es:

Velocidad = - d[A] = k[A]0[B] = k [B] dt

En este caso se dice que es de orden cero respecto a A (o independiente de la concentracin de A) y de primer orden respecto a B. En concentracin el orden de reaccin respecto a una especie es simplemente la potencia a la cual se eleva la concentracin de dicha especie en la ley de velocidad. El orden total de la reaccin ser la suma de n+m.

Se debe hacer presente que el orden de reaccin se determina experimentalmente y no debe ser relacionada con los coeficientes de la ecuacin estequiomtrica, excepto si la reaccin ocurre en una sola etapa.

En este experimento se observar el efecto de la concentracin y de la temperatura sobre la velocidad de una reaccin qumica realizando algunos ensayos con la reaccin llamada reaccin reloj.

Dicha reaccin se lleva a cabo mezclando una solucin A de Tiosulfato de Sodio (Na2S2O3), con una solucin B de HCl .

En este momento se producira la siguiente reaccin Qumica. HCl +Na2S2O3 SO2 +S (coloidal) +NaCl +H2O

O en forma inica segn el criterio del profesor y los conocimientos de los alumnos

H+ S2O3-2 SO2 +H2O +S(coloidal)

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III. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

a) Materiales:

- Vaso de precipitado 150 mL- Cronmetro - Bagueta- Papel con marca X- Tubos de ensayo- Probeta

b) Productos qumicos

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

c) Procedimiento:

1. Mide en una probeta de 50 mL la solucion de Na2S2O3 0,3 M y virtelo en un vaso de precipitado.

2. Colecte 5 mL de HCl en un tubo de ensayo.

3. Coloque un papel bond blanco en el cual se haya dibujado un aspa, ponga encima el vaso de precipitado con la solucin de Na2S2O3.

4. Inmediatamente vierta 5mL de HCl en el vaso del precipitado al mismo tiempo ponga en funcionamiento el cronmetro para tomar el tiempo y agite constantemente con la bagueta.

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

6. Realiza 4 ensayos ms, utilizando las cantidades y proporciones indicadas en la tabla que acontinuacion se muestra.

7. Anote los tiempos requeridos para cada experiencia, y recuerde tomar la temperatura.

8. Determine el orden de reaccin. Realice grficas para comprobar si es de orden cero, uno o dos. Determinar la constante de velocidad.

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IV. TABLA DE RESULTADOS:

Datos:A

temperatura:

Ambiental= C

Prueba

V(Na2S2O3), mL

V (H2O)mL V(HCl) mL Tiempo, s

N1 50 00 5N2 40 10 5N3 30 20 5N4 20 30 5N5 10 40 5

Clculos:

Ccorregida= Cinicial x V inical/V total

Prueba Concentracin Corregida (Cc)

Tiempo(s)

Ln Cc 1/Cc

N1N2N3N4N5

Con ayuda de la tabla anterior realice las siguentes grficas:

Orden cero (Cc vs t)

Primer Orden (LnC vs t)

Segundo orden (1/C vs t)

De las grficas anteriores determine a qu orden pertenece la reaccin estudiada y los valores de los parmetros de la ecucacin cintica.

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V. CUESTIONARIO 1:

1. De las grficas:a. Qu conclusiones generales obtiene de ellas.b. Realice una prediccin del tiempo de reaccin para que la

concentracin del Na2S2O3 llegue a la mitad.

2. En el estudio de la reaccin de descomposicin se obtuvieron los siguientes datos:

Establece el orden de la reaccin y calcula la constante de reaccin

3. En la descomposicin del amoniaco, se midieron los siguientes datos. La lnea superior indica el tiempo en segundos, y la lnea inferior indica la concentracin correspondiente de amoniaco, en moles/litro.

0 1 2 t1/2 2,000 1,993 1,987 1,000 Escriba una ecuacin para la velocidad de reaccin y la constante de velocidad K de sta reaccin de primer orden, y calculese el tiempo de vida media, t1/2. (Use papel milimetrado u hoja de clculo).

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