UNIVERSIDAD DE SAN MARTÍN DE PORRESFACULTAD DE MEDICINA HUMANA

CURSO DE QUÍMICA BIOLÓGICA

PRÁCTICA Nº 5CINÉTICA QUÍMICA

Alumnos:

Diego Gómez WongMónica Alexandra López Murga

Jorge Luis Gálvez Díaz

Grupo: 07L Hora: 10:00 – 12:00

LIMA-PERÚ2008

I. INTRODUCCION

Una vez que se ha iniciado una reacción química ¿Qué tan rápido procede? ¿Cómo se puede modificar la rapidez de la reacción? ¿Cómo avanza la reacción desde su inicio hasta su conclusión? La cinética es el área de la química que se ocupa de buscar respuestas a estas preguntas.

1.1 VELOCIDAD DE REACCIÓN

Para una reacción química la rapidez con que ocurre el cambio de reactivos se denomina velocidad de reacción:Consideremos una reacción hipotética sencilla A B

La velocidad de reacción se puede expresar como la rapidez con que se consume o desaparece A, el reactante o la rapidez con que se forma B, el producto.

Se puede evaluar la velocidad promedio de reacción, como el cambio de la concentración de un reactante o producto en un intervalo de tiempo dado. Podemos expresarla como velocidad de desaparición de un reactante o como velocidad de aparición de un producto:

Velocidad promedio = _ ∆[A] Desaparición de A ∆ t

Velocidad promedio = + ∆[B] Desaparición de B ∆ t

El signo negativo indica que la concentración de A decrece con el tiempo y el signo positivo que la concentración de B aumenta con el tiempo. Los paréntesis cuadrados indican concentración en mol/L. Donde ¨T¨ puede ser segundos, minutos, horas, años, etc. Las unidades de la velocidad obtenidas son mol/L min.

En los sistemas homogéneos (Cuando la reacción se efectúa en una sola fase) la velocidad de una reacción química es afectada por las variables: temperatura, naturaleza de las sustancias, concentración en los reactantes, estado de división de los mismos, catalizadores, energía de activación y presión en los gases.

1.2 TEMPERATURA Y VELOCIDAD

Con muy pocas excepciones, la velocidad de las reacciones se incrementa al aumentar la temperatura. Por ejemplo, el tiempo necesario para coger un huevo en agua es mucho menor si se hace a 100°C (más o menos 10 minutos) que si se hace a 80°C (aproximadamente 30 minutos). Para explicar hechos como este es necesario preguntarse como es que se inician las reacciones a nivel molecular.

Teoría de las Colisiones

La teoría de las colisiones moleculares permite explicar la dependencia de la velocidad de reacción con la concentración de reactantes. Esta teoría también nos permite comprender el efecto de la temperatura. Sabemos que al aumentar la T, aumenta la energía cinética de las moléculas. Al moverse estas con mÁs rapidez chocan con mas fuerza (con más energía) y con mayor frecuencia y esto hace que aumente la velocidad de reacción.

1.3 FUNDAMENTO DE LOS EXPERIMENTOS

A. EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN

Cuando los iones iodato u los iones sulfito reaccionan químicamente forman yodo sin embargo el yodo también reacciona con el sulfito de modo tal que no habrá yodo libre mientras la mezcla de reacción contengas iones sulfito. Se sabe que el yodo libre en presencia de almidón soluble forma un compuesto azul intenso a púrpura, de tal forma que cuando todo el sulfito haya sido consumido en la mezcla de reacción la solución se tornará azul intenso.

KIO3 + 3 Na2SO3 H2SO

4 KI + 2 Na2SO4

KIO3 + 5 KI + 3 H2SO4 3 K2SO4 + 3 I2 + 3 H2O

I2 + Almidón Complejo azul intenso

B. EFECTO DE LA TEMPERATURA

Para estudiar el efecto de la temperatura deben mantenerse constantes la concentración y otros factores, luego la reacción es determinada a varias temperaturas. Los siguientes ensayos se realizan en base a la reacción entre el tiosulfato de sodio y el ácido sulfúrico, siendo el punto de referencia para la determinación del tiempo de reacción la aparición de azufre como producto.La presencia de este elemento, al ser sólido insoluble en agua, produce una opalescencia blanquecina en el medio acuoso. 2-

S2 O3 + 2 H+ H2SO3 + S

II .OBJETIVOS

Verificar el efecto de la variación de la concentración de reactante sobre la velocidad de la reacción

Verificar los efectos del cambio de temperatura sobre la velocidad de una reacción química.

III .PARTE EXPERIMENTAL

REACTIVOS Solución de yodato de potasio 0.02M Solución Almidón-Sulfito Solución de tiosulfato de sodio 0.05M Solución de ácido sulfúrico 0.3M

MATERIALES Vaso de 250mL Vaso de 500mL Pipeta de 5mL Pipeta de 10mL Termómetro de 0 a 100ºC Cocinilla eléctrica Probeta de 100mL Cronometro o un reloj con registro de segundos Gradilla con 10 tubos de ensayo (pirex)

IV .PROCEDIMIENTO

1. EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN SOBRE LA VELOCIDAD DE REACCIÓN

Medir 10mL de solución de yodato de potasio y 80mL de agua en un beaker de 250mL colocado sobre una hoja de papel blanco.

Adicionar 10mL de solución almidón-sulfito a la solución el el beaker; cronometrar a partir de la adición.

Agitar la solución con varilla y anotar el tiempo transcurrido hasta la aparición de color azul (tiempo requerido para que el sulfito sea consumido).

Repetir el experimento usando 20mL de yodato, 70mL de agua y 10mL de la solución almidón-sulfito. Nuevamente registrar el tiempo requerido para que el sulfito sea consumido.

Repetir el experimento usando 30mL de yodato, 60mL de agua y 10mL de solución de almidón-sulfito.

Repetir el experimento usando 40mL de yodato, 50mL de agua y 10mL de solución de almidón-sulfito.

RESULTADOS

a. Anotar la concentración del yodato de potasio y el tiempo en que ha transcurrido la reacción.

# ENSAYO V, mL (0.02M)KIO3

V, mLH2O

[ IO3] M V, mLAlm.-Sulf

T, seg.

1 10 80 0.002 10 87’2 20 70 0.004 10 39’’3 30 60 0.006 10 27’’4 40 50 0.008 10 20’’

La concentración de las soluciones de KIO3 en los ensayos se calculan según la ley de dilución:

Mi x Vi = Mf x Vf

b.

DISCUSIÓN

En los cuatro casos anteriormente citados se tiene la misma cantidad total de volumen (100ml) e igual volumen de alm-sulf. ; pero diferentes cantidades de agua y yodato de potasio .Por estas diferencias de porcentaje la concentración molar resultante del producto (trióxido de yodo) y el tiempo de reacción son diferentes en todos.

20 s 27 s 39 s 87 s

0.008

0.006

0.004

0.002

T seg

M

CONCLUSIÓN

La concentración molar del producto es directamente proporcional al volumen KIO3 e inversamente proporcional al volumen de agua; debido a que el grado de disociación del agua es alta reduciendo la concentración efectiva, mientras que el KIO3 por ser una sal, tiene gran capacidad de ionización. Aparte de ello la concentración molar también es inversamente proporcional al tiempo de reacción, ya que ésta determina la efectividad de los choques o colisiones que producen la reacción.

2. EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LA VELOCIDAD DE REACCIÓN

Medir 10mL de solución 0.05M de iosulfato de sodio en cada uno de 4 tubos de prueba, colocar los tubos dentro de un beaker que contenga agua suficiente para cubrir el líquido dentro de los tubos de prueba.

Agitar el líquido dentro de los tubos con ayuda de un termómetro y verificar que la temperatura es constante en los 4 tubos.

Elija uno de los tubos e inmediatamente adicionar 1.0mL de ácido sulfúrico 0.3M y anotar el tiempo en que se adiciona, agitar la solución con el termómetro y anotar el tiempo requerido para la aparición de una ligera turbidez

Retirar el tubo utilizado anteriormente y temperar el agua del beaker de modo tal que la temperatura del liquido en los tubos restantes se incremente entre 8-10ºC agitar con el termómetro hasta que la temperatura sea constante, elegir uno de los tubos e inmediatamente adicionar 1.0 mL de solución de ácido sulfúrico 0.3M anotar el tiempo requerido hasta la aparición de una ligera turbidez.

Repetir el procedimiento para los otros dos tubos restantes incrementando la temperatura 8-10ºC para cada prueba sucesiva.

RESULTADOS

a. Anotar la temperatura y el tiempo en el que ha transcurrido a velocidad de reacción.

# ENSAYO V, mL (0.05M)Na2S2O3

V, mL (0.3M)H2SO4

TºC T, seg.

1 10 1 23º 47’’2 10 1 28ºº 33’’3 10 1 33º 26’’4 10 1 23º 23’’

b.

DISCUSIÓN

En este caso las temperaturas se mantienen constantes al igual que el volumen del ácido sulfúrico; sin embargo variamos la temperatura en cada caso. Luego se obtiene tiempos de reacción que son inversamente proporcionales a esta temperatura.

CONCLUSIÓN

La temperatura en prácticamente todos los casos disminuye el tiempo de reacción y por ende aumenta la velocidad de reacción, esto debido a que la temperatura incrementa en un primer momento la energía cinética, la cual a su vez determina las colisiones que producen los productos.

CUESTIONARIO

1.- A partir de los datos obtenidos ¿cuál es la relación entre el tiempo de reacción y concentración?

23 s 26 s 33 s 47 s

38ºC

33ºC

28ºC

23ºC

T seg

TºC

TºC

TºC

La relación entre la concentración (respecto al cambio molar de un reactante o de un producto) y el tiempo de reacción se define como una medida de la velocidad de reacción.

2.- ¿Cuál es la relación entre la velocidad de reacción y de la concentración?

La velocidad de reacción y la concentración son directamente proporcionales, lo que quiere decir que al aumentar la concentración la velocidad también aumentará, y si disminuye ocurrirá lo contrario. Esto es debido a que cuando existe una mayor concentración se origina un mayor contacto entre las sustancias que reaccionan; de tal manera que existirá también un mayor número de choques entre moléculas y un aumento en la velocidad de reacción.

3.- ¿Qué relaciones generales puede deducirse del gráfico obtenido en la parte b del experimento?

El tiempo de reacción y la temperatura de las sustancias son inversamente proporcionales, ya que al aumentar la temperatura de la reacción química disminuiría el tiempo de reacción, y si disminuye la temperatura ocurriría lo contrario.

4.- Haga una predicción del tiempo de reacción b a 0C y a 50C asumiendo que todas las demás variables se mantienen constantes.

Como antes se ha dicho la temperatura es I.P al tiempo de reacción por ello en este caso disminuiría el tiempo de reacción.

5.- Si al duplicar la reacción inicial de un reactivo, se triplica la velocidad inicial de la reacción, ¿cuál será el orden de reacción respecto a ese reactivo? Si la velocidad aumenta por un factor de nueve, ¿cuál será el orden? Si la velocidad permanece igual ¿cuál será el orden?

A). VR= K[A]⍺

3VR= K[2A] ⍺

1/3=1/2⍺

log3=⍺log2 ⍺= 1.58

B). VR = K[A]⍺

9VR =K[A]⍺

1/9 = 1/2⍺

Log9 = ⍺log2 ⍺= 3.169

6.- ¿Cuál de los gráficos describe mejor el hecho si la siguiente reacción es de primer orden en N2O4?

La gráfica de concentración molar de producto y tiempo de reacción.

BIBLIOGRAFÍA

Las siguientes son las páginas web a las que se ha consultado:

http://es.wikipedia.org/wiki/Cin%C3%A9tica_qu%C3%ADmicahttp://www.sagan-gea.org/hojared_AGUA/paginas/34agua.htmlhttp://www1.uprh.edu/inieves/macrotema/CINETICA_macrotema.htm

N204 en “M”

T (seg)

http://www.spitzer.caltech.edu/espanol/edu/thermal/temperature_sp_06sep01.htmlhttp://html.rincondelvago.com/molaridad-de-una-solucion.html