Cinetica Quimica Ii.docx

RESUMEN: La presente práctica consistió en determinar el orden de constante de velocidad de una reacción, además de su energía de activación y la ecuación de velocidad mediante dos experimentos: el primero consistió en reaccionar tiosulfato de sodio (Na2S2O3) y ácido clorhídrico (HCl) tomando el tiempo en que se tardaría en cambiar la coloración de la solución por la presencia de azufre (S) y el segundo fue una reacción entre el yoduro de sodio (NaI) y el peróxido de hidrogeno (H2O2), en este caso tomando el tiempo en relación al volumen desplazado por la formación de oxigeno (O). Na2S2O3 2,5 2 1,5 1 0,5 1 1 1 1 1 0.15 M 0 0,5 1 1,5 2 0 1 2 3 4 H2O HCl 3 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 M

INTRODUCCION La cinética química es el área de la química que tiene relación con la rapidez, o velocidad, con que ocurre una reacción química. La palabra “cinética” sugiere movimiento o cambio; se define la energía cinética como la energía debida al movimiento de un objeto. En este caso, cinética se refiere a la velocidad de reacción, que es el cambio de la concentración de un reactivo o de un producto con respecto al tiempo (M/s).1

2. Reacción entre el yoduro de sodio y el peróxido de hidrogeno: Para el procedimiento de reacción entre el yoduro de sodio y el peróxido de hidrogeno se agregaron 2,5 mL de H2O2 en el embudo de separación cerrado, 5 mL de NaI 2 M y 5 mL de agua en el balón aforado con desprendimiento lateral. Luego se abrió la llave del embudo cuidadosamente para que comenzara la reacción entre el H2O2, NaI y el agua destilada. Se midió el tiempo gastado en desplazar el agua cada 2 mL hasta llegar a 10 mL.

PROCEDIMIENTO 1. Reacción entre el tiosulfato de sodio y ácido clorhídrico: Para el procedimiento de reacción entre el tiosulfato de sodio y el ácido clorhídrico, se tomó un vaso de precipitados el cual se puso sobre una hoja de papel previamente marcada con una x la cual daría el aviso de que la reacción se completó. Se tomó el tiempo de cada reacción en segundos. De acuerdo a los datos de la tabla, se realizaron las reacciones con su respectiva cantidad, iniciando con 2,5 mL de Na2S2O3 0.15 M y 0.4 mL de HCl 3 M hasta llegar a la reacción con 1 mL de Na2S2O3 y 0,1 mL de HCl.

Se repitió el procedimiento con las siguientes cantidades:  

RESULTADOS:

Tabla de concentraciones: Prueba

1

2

3

4

5 mL de NaI, 2.5 mL de agua y 5 mL de H2O2. 10 mL de NaI, 2.5 mL de agua y 2.5 mL de H2O2.

5

6

7

8

9

1. Reacción entre el tiosulfato de sodio y ácido clorhídrico.

10

Tabla 1. Datos de tiempo en la reacción entre el tiosulfato de sodio y ácido clorhídrico: Prueba

Na2S2O3 0.15 M (mL)

H2O (mL)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

2.5 2 1.5 1 0.5 1 1 1 1 1

0 0.5 1 1.5 2 0 1 2 3 4

HCl Tiempo 3M (s) (mL) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1

64 77 99 137 235 68 113 165 191 204

Calculo de resultados: 1.1. Muestra de cálculo de resultados para determinar la velocidad de reacción a partir de los datos de la tabla 1.

[Na2S2O3] Prueba (M) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

3,75×10-4 3,00×10-4 2,25×10-4 1,50×10-4 7,50×10-5 1,50×10-4 1,50×10-4 1,50×10-4 1,50×10-4 1,50×10-4

[HCl] (M)

Tiempo (s)

Velocidad de reacción (M/s)

1,20×10-3 1,20×10-3 1,20×10-3 1,20×10-3 1,20×10-3 1,50×10-3 1,20×10-3 9,00×10-4 6,00×10-4 3,00×10-4

64 77 99 137 235 68 113 165 191 204

5,86×10-6 3,89×10-6 2,27×10-6 1,09×10-6 3,19×10-7 2,21×10-6 1,33×10-6 9,09×10-7 7,85×10-7 7,35×10-7

1.2. Calculo de los índices X y Y de la ley de velocidad. V= k [Na2S2O3]x [HCl]y Para calcular X experimentos 1 y 2:

se

utilizarán

los

Para calcula Y se experimentos 6 y 7:

utilizarán

los

x = 1,8

Tabla 2. Datos de concentración de reactivos y velocidad de reacción.

y = 2.4 Entonces la ley de la velocidad para esta reacción es: V= k [Na2S2O3]1.8 [HCl]2.4 1.4. Muestra de cálculo para constante de velocidad:

Tabla 3. Constante de velocidad para cada experimento.

Prueba

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Constante de velocidad (/M-3.2s) 8,9×107 8,7×107 8,5×107 8,5×107 9,7×107 1,0×108 1,0×108 1,4×108 3,2×108 1,6×109

Para este experimento no es posible calcular la energía de activación ya que no se obtuvieron datos con variación en la temperatura. 2. Reacción entre el yoduro de sodio y el peróxido de hidrógeno.

Experimento 1: 5 mL de NaI, 5 mL de agua y 2.5 mL de H2O2. Experimento 2: 5 mL de NaI, 2.5 mL de agua y 5 mL de H2O2. Experimento 3: 10 mL de NaI, 2.5 mL de agua y 2.5 mL de H2O2. Tabla 4. Resultados de la reacción de descomposición del peróxido de hidrogeno en presencia de yoduro de sodio como catalizador. Experimento Tiempo (s) Desplazamiento 2 4 6 8 10 (mL) 1 160 179 198 216 232 2

157 161 165 168 173

3

116 133 150 166 150

Calculo de resultados: 2.1. Muestra de cálculo de resultados para determinar la velocidad de reacción con respecto a la concentración de H2O2 a partir de los datos de la tabla 4. Como no reacciona todo el H2O2 se realiza el cálculo para saber el número de moles presentes en los 10 mL de O2.

Con este resultado se puede calcular cual es la concentración inicial y final de H2O2 en la reacción para poder saber cuál es la velocidad de reacción.

1. Reacción entre el tiosulfato de sodio y ácido clorhídrico: La ecuación química para esta reacción es: Na2S2O3(ac) + 2HCl(ac) 2NaCl(ac) + S(s) + SO2(g) + H2O(l)

En donde el azufre (S) es el responsable de que la mezcla vaya adquiriendo un color blanco o lechoso. Si se observa la tabla 1 se puede deducir que la velocidad de reacción depende tanto del tiosulfato de sodio como del ácido clorhídrico. Esto se debe a que en los primeros cinco experimentos el tiempo de Tabla 5. Datos de concentración de H2O2 reacción va en aumento a medida que la y velocidad de reacción. concentración de Na2S2O3 va disminuyendo y la concentración del HCl permanece constante, pero ocurre lo mismo si se disminuye la concentración de HCl mientras la concentración de Na2S2O3 Velocidadpermanece constante. de Por esa razón la ley de velocidad depende Exp [H2O2]i [H2O2]f t (s) reacción tanto de la concentración de reaccionar (M/s) tiosulfato de sodio (Na2S2O3) como de la 1 2,95×10-3 2,29×10-3 232 1,39×10-6 concentración de ácido clorhídrico (HCl). 2 5,90×10-3 5,24×10-3 173 1,90×10-6 3 2,95×10-3 2,29×10-3 150 2,20×10-6Al observar la tabla 2 se puede comprobar que la velocidad de la reacción depende de la concentración de los reactivos y de la 2.2. Calculo del orden de reacción con naturaleza de estos. Se puede indicar esto respecto a reaccionante (H2O2). ya que la velocidad de la reacción aumenta cuando lo hacen las concentraciones de las especies reaccionantes. Esto se debe a que hay un mayor número de choques y por ello mayor velocidad de reacción2. Al calcular la ley de velocidad se obtuvo Al igual que en el anterior experimento no que el valor de orden de la reacción para el es posible calcular la energía de activación tiosulfato de sodio (Na2S2O3), fue x = 1.8 ya que no se obtuvieron datos con y se determinó de igual modo que el orden variación en la temperatura. de la reacción para el de ácido clorhídrico (HCl) fue y = 2.4. DISCUSION:

Al sumar estos dos resultados se obtiene que el orden de la reacción es igual a 4 lo cual es poco probable. Este error se deba posiblemente a que no hay una muy buena exactitud en el momento de saber si todo los reaccionantes han reaccionado completamente, además de que el cambio de color en la reacción puede ser muy relativa. 2. Reacción entre el yoduro de sodio y el peróxido de hidrógeno. La ecuación química para esta reacción es: NaI 2 H2O2(ac) 2 H2O(l) + O2(g) Analizando los resultados obtenido en la tabla 4 se puede deducir que la velocidad de la reacción depende tanto del peróxido de hidrogeno como del catalizador, ya que en el primer y segundo ensayo se utilizó la misma concentración de NaI pero la concentración de H2O2 se redujo la mitad, lo que afecta la velocidad pues en donde hubo menos concentración de H2O2 el tiempo en reaccionar fue mas lento. Y observando el primer y tercer experimento se deduce que la velocidad también depende del catalizador pues en estos dos ensayos la concentración de H2O2 se mantiene constante mientras la concentración de NaI se duplica lo que afecta la velocidad de reacción pues esta es más rápida cuando se duplica la cantidad de NaI. Esto se debe a que, si se aumenta a cantidad de catalizador este reaccionar con un mayor número de partículas, disminuyendo la energía de activación logrando así un incremento en la velocidad de la reacción3. CONCLUSIONES 1.

2. En la descomposición del peróxido de sodio la velocidad depende de la concentración de los iones yoduro (I-) pues a mayor es esta más rápida es la formación de oxígeno. REFERENCIAS: (1). Chang, R. En Química, McGraw-Hill Interamericana Editores, Séptima Edición, México, 2002, p. 510. (2). Brown, T.L; Lemay, H. E.; Bursten, B. E. En Química: la ciencia central, Ed. Pearson Educación, Novena Edición, México, 2004, p 526. (3). Chang, R. En Química, McGraw-Hill Interamericana Editores, Séptima Edición, México, 2002, p. 541, 543.