Descomposición catalítica del peróxido de hidrógeno

I. OBJETIVO GENERALAnalizar el efecto que tiene la adición de un catalizador sobre la rapidez de una reacción

II. OBJETIVOS PARTICULARESa. Aplicar el método integral para evaluar las constantes de rapidez de reacción a

diferentes concentraciones de catalizador.

b. Seleccionar la técnica analítica adecuada para seguir el avance de la reacción.

c. Determinar el orden de reacción respecto al sustrato y al catalizador

•Concentración de reactivos

•Temperatura

•pH

•Catalizador

Factores que determinan la rapidez de reacción:

Reacción lenta.H2O2 (liq) 1/2 O2(g) + H2O (liq)

Reacción rápidaH2O2 (liq) + cat 1/2 O2(g) + H2O (liq)

Reacción:

Se Colocaron 5 ml de peróxido de Hidrogeno al 1.5 % en un matraz cerrado con un corcho

En una probeta se lleno de agua y se coloco una bureta sin punta, esta fue conectada al matraz donde estaba el peróxido.

Se le inyecto por el corcho Dicromato de potasio en distintas cantidades, para cada una se tomo cada 30 segundos el volumen de agua desplazado

DIAGRAMA DE FLUJO

CalculosAlgoritmo de Cálculos. Para la tabla 1:Vmax= 40mLVt=1mLVmax - Vt * 40 mL-1 mL = 39 mL * 40 mL-1.8 mL = 38.2 mL Ln (Vmax- Vt) * In (39 mL)= 3.7 * In (38.2 mL) = 3.61/(Vmax-Vt) * 1/39 = 0.025641 * 1/38.2 = 0.026178 

Volumen Teórico.

 Datos: Pureza =30%; Densidad de 1.33 g/ml,

Pureza = 1.5%, 5 ml de catalizador.  La densidad se multiplica con los 5 ml:1.5 g100 ml5 ml=6.65 g6.65 g 100%x 1.5%x=0.9975 g  1.09975 g1 mol H2O21 mol O22 mol

H2O2=0.000146 mol de O2Para obtener el volumen teorico a una

temperatura de 25ºC y una presión de 585 mmHg. Se utiliza la

ecuación de los gases ideales. PV=nRTPor lo tanto: P= 0.7697 atmosferasT=25 ºC = 298.15 KR=0.08205746 L atmmol Kn=0.00146 molV= nRTPV= 0.00146 mol0.08205746 L atmmol K298.15

K0.7697 atm =0.04662 L= 46.62 ml El volumen teórico es 46.62 mL

Resultados

 .7 ml de Catalalizadort/(min) Vt=VolO2/mL (Vmax-Vt) Ln(Vmax-Vt) 1/(Vmax-Vt)

0.5 2.4 31.82 3.460095023 0.0314267761 2.6 31.62 3.453789832 0.031625553

1.5 2.7 31.52 3.450622265 0.0317258882 2.7 31.52 3.450622265 0.031725888

2.5 2.8 31.42 3.447444633 0.0318268623 2.8 31.42 3.447444633 0.031826862

3.5 2.8 31.42 3.447444633 0.0318268624 2.8 31.42 3.447444633 0.031826862

4.5 3 31.22 3.441058915 0.032030755 3.1 31.12 3.437850699 0.032133676

5.5 3.1 31.12 3.437850699 0.0321336766 3.1 31.12 3.437850699 0.032133676

6.5 3.1 31.12 3.437850699 0.032133676

0 1 2 3 4 5 6 730.6

30.8

31

31.2

31.4

31.6

31.8

32

f(x) = − 0.108791208791209 x + 31.7546153846154R² = 0.909183673469387

(Vmax-Vt) VS t

0 1 2 3 4 5 6 70

2

4

6

8

10

12

f(x) = NaN x + NaNR² = 0 1/(Vmax-Vt) VS t

0 1 2 3 4 5 6 70

2

4

6

8

10

12

f(x) = NaN x + NaNR² = 0 Ln(Vmax-Vt) VS t

Ln(Vmax-Vt) VS t

Linear (Ln(Vmax-Vt) VS t)

1 ml del catalizador

t/(min) Vt=VolO2/mL (Vmax-Vt) Ln(Vmax-Vt) 1/(Vmax-Vt)

0.5 2.5 31.72 3.4569474 0.03152585

1 3.4 12 2.48490665 0.08333333

1.5 4 11.4 2.43361336 0.0877193

2 4.9 10.5 2.35137526 0.0952381

2.5 5.4 10 2.30258509 0.1

3 5.5 9.9 2.29253476 0.1010101

3.5 5.7 9.7 2.27212589 0.10309278

4 6.2 9.2 2.21920348 0.10869565

4.5 8.4 7 1.94591015 0.14285714

5 9.2 6.2 1.82454929 0.16129032

5.5 9.5 5.9 1.77495235 0.16949153

6 10.7 4.7 1.54756251 0.21276596

6.5 11.8 3.6 1.28093385 0.27777778

7 12 3.4 1.22377543 0.29411765

7.5 13.2 2.2 0.78845736 0.45454545

8 13.4 2 0.69314718 0.5

8.5 14.5 0.9 -0.10536052 1.11111111

9 15.4 0 #¡NUM! #¡DIV/0!

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

5

10

15

20

25

30

35

f(x) = − 2.18460268317854 x + 18.1724183006536R² = 0.678685530465738

(Vmax-Vt) VS t

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

2

4

6

8

10

12

f(x) = NaN x + NaNR² = 0 Ln(Vmax-Vt) VS t

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

2

4

6

8

10

12

f(x) = NaN x + NaNR² = 0 1/(Vmax-Vt) VS t

1.5 ml de catalizador

t/(min) Vt=VolO2/mL (Vmax-Vt) Ln(Vmax-Vt) 1/(Vmax-Vt)

0.5 4.8 29.42 3.38167472 0.03399048

1 4.8 29.42 3.38167472 0.03399048

1.5 4.7 29.52 3.385068 0.03387534

2 4.5 29.72 3.39182022 0.03364738

2.5 4 30.22 3.40850396 0.03309067

3 5.9 28.32 3.34356827 0.03531073

3.5 5.5 28.72 3.35759374 0.03481894

4 5 29.22 3.37485341 0.03422313

4.5 5 29.22 3.37485341 0.03422313

5 6.2 28.02 3.33291854 0.03568879

5.5 6.2 28.02 3.33291854 0.03568879

6 6.8 27.42 3.31127267 0.03646973

6.5 7.5 26.72 3.28541235 0.03742515

0 1 2 3 4 5 6 724

25

26

27

28

29

30

31

f(x) = − 0.421978021978022 x + 30.2430769230769R² = 0.66560739563773

(Vmax-Vt) VS t

0 1 2 3 4 5 6 70

2

4

6

8

10

12

f(x) = NaN x + NaNR² = 0 Ln(Vmax-Vt) VS t

0 1 2 3 4 5 6 70

2

4

6

8

10

12

f(x) = NaN x + NaNR² = 0 1/(Vmax-Vt) VS t

Tabla 2.

Corrida Cat (mL) K {CAT} Ln K Ln {CAT}

1 0.7 3.458 0.0814 1.24069039 -2.50838001

2 1 3.228 0.0857 1.17186275 -2.45690245

3 1.5 3.404 0.0928 1.22495121 -2.37730864

-2.52 -2.5 -2.48 -2.46 -2.44 -2.42 -2.4 -2.38 -2.361.12

1.14

1.16

1.18

1.2

1.22

1.24

1.26

f(x) = − 0.0527624802635969 x + 1.08336367681981R² = 0.00933441325921836

Series1

Linear (Series1)

Análisis Como podemos observar en la tabla 2, el orden de reacción

permanece constante (igual a cero, en todos los eventos) aun cuando las concentraciones del catalizador son diferentes. Aunque por otro lado, la Tabla 2 indica de manera general, que si aumentamos la cantidad de volumen de catalizador a la reacción, la constante de rapidez también incrementará, y viceversa, lo cual tiene sentido, si la rapidez de reacción aumenta, quiere decir que los reactivos se transformarán en productos mucho más rápido, lo cual implicará el aumento de nuestra constante.

Del conjunto de graficas, que se aproximan más a una recta es la del evento número 1, al cual se agregaron 0.5mL de catalizador; el coeficiente de correlación es de 0.909.

Conclusiones Se pudo observar el comportamiento de la velocidad

de la reacción química con distintas concentraciones de catalizador, encontrando que lo único que varia es la constante de rapidez de la reacción, y no el orden de la reacción, ya que para los 5 experimentos, con distintas concentraciones de catalizador, el orden de la reacción fue cero, ajustándose a la gráfica [A] vs. t. Los valores de las constantes fueron también muy similares, puesto que no mostraron variaciones grandes, sin embargo, experimentalmente se observó que la mayor concentración de catalizador, favorecía el mayor volumen de oxígeno en menor tiempo.