Universidad Nacional Agraria La Molina
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE QUIMICA CURSO: Química General – Laboratorio INFORME DE PRÁCTICA 8 TÍTULO: Cinética Química INTEGRANTES: APELLIDOS Y NOMBRES 3eli4 (o (omate ateo5 Deniss nisse e Lu Lucer cero Llon Llonto to8 8 Ang Angel eles es55 Lesl Leslie ie Da9 Da9an anna na 1amire Gago5 Medal9t; "errano A9ala5 1oger
CODIGO +&% +&%,&6&7 +&%, +&%,&6 &6%& %& +&%,&+<& +&%,&+<,
GRUPO: D HORARIO DE PRÁCTICA PR ÁCTICA (DÍA Y HORA): HORA): JU!" D #$%& A'M' PROFESORA DE LABORATORIO: LNA ()LL* M' FECHA DEL EXPERIMENTO: +,$&-$%, FECHA DEL INFORME: &+$&,$%,
LA M.L/NA$ L/MA$ 012
%' /ntroducci=n La cinética estudia la ra8ide con >ue ocurre una reacci=n >uímica' sta ra8ide est? re@erida al cambio de concentraci=n de los reactivos o de los 8roductos con res8ecto al tiem8o de reacci=n' n la naturalea se 8resentan diversidad de reacciones >ue ocurren a di@erentes ra8ideces' +' 0ro8=sito de la 8r?ctica $ Medir el tiem8o en >ue ocurre una reacci=n >uímica' $ Com8robar el e@ecto de dos @actores: tem8eratura 9 concentraci=n de un reactivo en la velocidad de reacci=n' 6' i8=tesis $ Al disminuir la concentraci=n de los reactantes el tiem8o de reacci=n tiende a incrementarse' $ "i la ecuaci=n de velocidad de reacci=n es una línea recta corres8onde a una reacci=n de 8rimer orden' 7' Marco (e=rico 7'%' !elocidad de reacci=n: l conce8to de velocidad de reacci=n designa a la cantidad de sustancia >ue se convierte en una reacci=n dada5 8or unidad de volumen 9 de tiem8o' n tanto5 ser? la cinética >uímica5 la encargada de estudiar la ra8ide de una reacci=n 9 como determinadas condiciones variables modi@ican la ra8ide de reacci=n' s evidente >ue una reacci=n no 8uede tener lugar si las moléculas de las sustancias no c;ocan 8reviamente entre sí: La velocidad de reacci=n es 8ro8orcional al nBmero de colisiones5 8or unidad de tiem8o5 entre las moléculas de los reactivos' 7'+ 3actores >ue a@ectan la velocidad de reacci=n: a Naturalea de los reactantes: La naturalea de los reactivos es otro @actor >ue in@lu9e en la velocidad 8or eEem8lo5 cuando uno de los reactivos es s=lido5 la velocidad de reacci=n suele incrementarse al 8artirlo en varios 8edaos5 esto se e48lica 8or>ue aumenta la su8er@icie de contacto entre el s=lido 9 los otros reactivos 95 8or lo tanto5 también el nBmero de colisiones' 0or otra 8arte5 cuando los reactivos est?n en disoluci=n se encuentran en estado molecular o i=nico5 9 ;a9 ma9or 8robabilidad de >ue establecan contacto directo5 mientras >ue en estado gaseoso las moléculas se encuentran m?s se8aradas 9 8or ello la 8osibilidad de contacto es menor5 9 decrece aBn m?s si el gas se encuentra libre' b Concentraci=n de los reactantes: "i los reactivos est?n en disoluci=n o son gases encerrados en un reci8iente5 cuanto ma9or sea su concentraci=n5 m?s alta ser? la velocidad de la reacci=n en la >ue 8artici8en5 9a >ue5 al ;aber m?s 8artículas en el mismo es8acio5 aumentar? el nBmero de colisiones' c (em8eratura:
Al aumentar la tem8eratura5 también lo ;ace la velocidad a la >ue se mueven las 8artículas 95 8or tanto5 aumentar? el nBmero de colisiones 9 la violencia de estas' l resultado es una ma9or velocidad en la reacci=n' "e dice5 de manera a8ro4imada5 >ue5 8or cada %& FC de aumento en la tem8eratura5 la velocidad se du8lica' d Cataliadores: Los cataliadores son sustancias >ue aumentan o disminu9en la ra8ide de una reacci=n sin trans@ormarse5 estos modi@ican el mecanismo de reacci=n5 em8leando 8asos elementales con ma9or o menor energía de activaci=n' n ningBn caso el cataliador 8rovoca la reacci=n >uímica no varía su calor de reacci=n' Los cataliadores se aaden en 8e>ueas cantidades 9 son mu9 es8ecí@icos Hcada cataliador sirve 8ara unas determinadas reacciones' l cataliador se 8uede recu8erar al @inal de la reacci=n5 8or>ue no es reactivo ni 8artici8a en la reacci=n' e 0resi=n: Al aumentar la 8resi=n a menudo aumenta la velocidad de reacci=n de una manera similar5 esta 8resi=n sobre la velocidad de reacci=n de8ende del cambio de volumen @ 0: La concentraci=n de I a@ecta la velocidad de la reacci=n en muc;as @ormas' 0rimero el 8roceso catalítico usualmente re>uiere >ue la enima 9 el substrato tengan gru8os >uímicos en una @orma i=nica 8articular 8ara 8oder interactuar' 8 e4tremos 8ueden ocasionar la desnaturaliaci=n de las enimas5 debido a >ue la estructura con estos cambios es 8osible modi@icar las interacciones i=nicas >ue intervienen en la estabilidad de la enima en su estado inicial' 7'6 Le9 de ra8ide: !elocidad de una reacci=n es 8ro8orcional a la concentraci=n de los reactivos' La e48resi=n >ue nos 8ermite calcular la velocidad a la >ue ocurre reacci=n 9 relacionar la velocidad con las concentraciones de los reactivos se llama Le9 de !elocidad' !elocidad de reacci=n K A
4
9
5 : 1e8resentan el orden de reacci=n de A -' 1e>uerimientos ' Materiales 9 e>ui8os: $agueta $ao de ;ielo $Cronometro $>ui8o de bao maría $(erm=metro $(ubo de ensa9o en gradilla H-
$!aso de 8reci8itado '1eactivos: $Ocido sul@Brico $sul@ito de sodio Na +".6 $odato de 8otasio K/. 6 ,' Metodología <' 1esultados #' Discusi=n de resultados P' Conclusiones %&' ibliogra@ía "e8ulveda 3'' Hnero < 5+&%6' Cinética química. 5 de "lide s;are "itio eb: ;tt8:RRes'slides;are'netR3eli8e"e8ulveda+Rcintica$>umica$velocidad$de$reaccin "anc;e'J.. Factores que afectan a la velocidad de una reacción química. 5 de l @ísico loco "itio eb: ;tt8:RRel@isicoloco'blogs8ot'8eR+&%+R%%R@actores$>ue$a@ectan$la$ velocidad$de';tml !?s>ue Contreras ' H+&&6' Efecto de la variación en el PH sobre la actividad enzimática. 5 de io>uímica 9 biología molecular en línea "itio eb: ;tt8:RRlaguna'@medic'unam'm4RSeva>ueR&7&6RvelocidadT+&reaccion T+&enimatica7';tml Cedr=n J' Landa !' 1obles J''H+&%%' Ley de velocidad y orden de reacción. 5 de 0onti@ica Universidad Cat=lica del 0erB "itio eb: ;tt8:RRcorinto'8uc8'edu'8eR>uimicageneralRcontenidoR+7$le9$de$velocidad$9$orden$ de$reaccion';tml %%' Cuestionario
1. C!"# $% $# &'&%*+ ,$ #- &'"+*- 8/ l 8ro8=sito de la 8r?ctica # se basa 8rinci8almente 8ara >ue: • •
l alumno sea ca8a de medir el tiem8o en >ue ocurre una reacci=n >uímica' l alumno ser? ca8a de medir el e@ecto de + @actores im8ortantes >ue son: la tem8eratura 9 la concentraci=n de un reactivo en la velocidad de reacci=n'
0. C ,$!$%+'- 2!$ !*, $# -3*$4+$ $4 $# #-3'-+'*/ "e 8uede demostrar >ue se cuid= el ambiente gracias >ue se usaron adecuadamente cada uno de los reactivos 9 adem?s se usaron los materiales correctos 8ara >ue no 8ase ningBn accidente' Adem?s se ;io todo e4actamente igual a las indicaciones 8ara realiar el e48erimento5 9 se 8udo com8robar >ue los reactivos reaccionaron correctamente 8int?ndose de color aul5 este color signi@ica >ue la reacci=n @ue correcta'
5. C!"# $% $# $6$+ ,$ #- 4$4+'-*4 7 #- +$&$'-+!'- %3'$ #- $#*,-, ,$ '$-*4/
a9 + e@ectos de la concentraci=n 9 la tem8eratura sobre la velocidad de reacci=n >ue son: • •
A ma9or concentraci=n 9 ma9or tem8eratura5 la velocidad de reacci=n ser? ma9or' A menor concentraci=n 9 menor tem8eratura5 la velocidad de reacci=n ser? menor'
9. R$&'$%$4+-' $4 !4 '"6* #- 4$4+'-*4 #-' ,$# ;IO5 6'$4+$ -# +*$& ,$ '$-*4 (%$!4,%). C$4+-' $# $6$+ ,$ #- 4$4+'-*4 ,$ 7,-+ ,$ &+-%* %3'$ $# +*$& ,$ '$-*4. 0ara res8onder esta 8regunta se usara de modelo5 la tabla nBmero % de la reacci=n de las di@erentes concentraciones de K/. 6 con Na+".6' Molaridad K/.6 H%ml &5&&+
Molaridad Na+".6H%ml &5&-
&5&&7
&5&-
&5&&#
&5&-
&5&%+
&5&-
&5&+
&5&-
(iem8o Comentarios sobre la reacci=n' Hsegundos %7& l tiem8o de esta reacci=n es ma9or 8or>ue la molaridad del K/.6 es menor5 se 8uede a@irmar esto 8or>ue se demor= %7& segundos 8ara >ue la reacci=n se tornara de color aul' %%+ l tiem8o es un 8oco menor 8or>ue la concentraci=n del K/. 6 es un 8oco ma9or5 así >ue el tiem8o 8ara >ue la reacci=n se tornara de color aul es menor' +P "e demor= +P segundos 8ara >ue la reacci=n se tornara de color aul5 su tiem8o es menor 8or>ue la concentraci=n es ma9or' %l tiem8o es muc;o menor >ue la anterior 8or>ue la concentraci=n del K/.6 es ma9or' 7 sta reacci=n es la m?s r?8ida en reaccionar 9a >ue la concentraci=n com8arada con las anteriores del K/. 6 es la ma9or'
<. C4%*,$'-4, !4- '$-*4 ,$ &'*$' ',$4= '$&'$%$4+-' $4 !4 '"6* $# #4>;IO 5? 6'$4+$ -# +*$& ,$ '$-*4 (%$!4,%). D$+$'*4-' $# -#' ,$ #4%+-4+$ ,$ '-&*,$@. "on - casos: n cada caso se usar? los siguientes datos: • •
!olumen del K/.6%ml !olumen del Na+".7%ml
n cada caso ;allaremos la molaridad @inal5 gracias a >ue sabemos el volumen del K/. 6 9 del Na+".75 usaremos el 8rimer caso como eEem8lo 8ara ;allar los dem?s: MnRv +'%&$6nR%'%&$6 n+'%&$,
ntonces ;allamos la molaridad @inal gracias >ue sabemos el volumen @inal 9 el nBmero de moles de K/. 6' MnRv
M@inal+'%&$,R+'%&$6' ntonces la molaridad @inal es %'%& $6
allamos la constante de ra8ide K del caso % >ue servir? de eEem8lo 8ara ;allar la constante de ra8ide de los casos restantes: LnK/.6V@inalLnK/.6Vinicial $W't Ln&5&&%V@inalLn&5&&+Vinicial $W'%7& $,5P&<<$,+%7$%7&K %7&K&5,P6% K&5&&7P-
% + 6 7 -
Molaridad inicial K/.6 &5&&+ &5&&7 &5&&# &5&%+ &5&+
Molaridad @inal (iem8o K/.6 Hseg' &5&&% &5&&+ &5&&7 &5&&, &5&%
%7& %%+ +P %7
allamos la constante de ra8ide con: LnK/.6V@inalLnK/.6Vinicial $W't &5&&7P&5&&,%# &5&+6P &5&7,+ &'%<6+
. R$&'$%$4+-' $,*-4+$ !4 '"6* #- +$&$'-+!'- (C) 6'$4+$ -# +*$& ,$ '$-*4 (%$!4,%). C$4+-' $# $6$+ ,$ #- +$&$'-+!'- %3'$ $# +*$& ,$ '$-*4. K/.6 &5&&#M %ml
Na+".6 &5&-M %ml
(em8eratura HFC %&
(iem8o Hseg' 67
%ml
%ml
++
+P
%ml
%ml
+P
+<
%ml
%ml
7P
%7
Comentarios sobre la reacci=n' Como se 8uede notar5 la reacci=n es lenta 8or>ue ocurre en un ambiente de menor tem8eratura' La reacci=n es un 8oco m?s r?8ida 8or>ue la tem8eratura subi= A ma9or tem8eratura la reacci=n se vuelve m?s r?8ida' 0ara desarrollar esta reacci=n ;a9 >ue ser r?8idos 8or>ue la tem8eratura del agua disminu9e r?8idamente' sta velocidad es la mínima 8or>ue es la >ue 8osee ma9or tem8eratura'
. L- $#*,-, ,$ !4- '$-*4 2!*- $%+" ,$+$'*4-,- &' %! $4$'- ,$ -+*-*4/ !%+*6*-' %! '$%&!$%+- 4%*,$'-4, #- +$'- *4+*- 7 #-% '$-*4$% 2!*-%.
(odas las moléculas deben 8oseer una cierta cantidad de energía Henergía cinética 8ara 8oder reaccionar' La velocidad de una reacci=n tiene >ue ser tal >ue5 la energía cinética >ue desarrolle tiene >ue tener un valor igual o si es 8osible ma9or a la energía de activaci=n >ue 8osee cierta molécula5 8ara >ue ésta 8ueda reaccionar5 8or>ue si el movimiento de una molécula es lenta 9 no llega a igualar la energía de activaci=n >ue se necesita 8ara reaccionar5 sim8lemente rebotar? con otras moléculas 9 no ocurrir? la reacci=n' Cuando la energía cinética es ma9or o igual >ue la energía de activaci=n consigue >ue los ?tomos de las moléculas alcancen el estado de transici=n' 0ero 8ara >ue se lleve a cabo la reacci=n es necesario >ue las moléculas estén orientadas correctamente'
8. L- '$-*4 ,$ X $ Y &-'- 6'-' $% $+'*-. P' -,- # ,$ &',!*,-= %$ $4$'-4 1;-# ,$ -#'. L- $4$'- ,$ -+*-*4 $% 0 ;-#. T'-$ #-% '$#-*4$% ,$ $4$'- $4 !4 ,*-'-- ,$ --4$ ,$ '$-*4.
J. E# &#!+4*K09= &',!*, $4 #% '$-+'$% 4!#$-'$%= +*$4$ !4- *,- $,*,$ <8 -%. D$+$'*4-': E# -#' ,$ #- 4%+-4+$ ,$ '-&*,$@ ,$ &'*$' ',$4 &-'- #- ,$%*4+$'-*4 ,$ P!K09 (vida media ln+RK ,-#&&5,P6RW K&5&&&%&-6Raos
Q! -4+*,-, ,$ !$%+'- 2!$,- ,$%&!% ,$ 1 -%. 0rimero tenemos >ue ;allar la concentraci=n inicial del 0u$+7&' 0ara eso usamos la cantidad de su vida media5 si su vida media es ,-#&5 entonces tiene una vida de %6%,& aos' Gracias a >ue nos dices >ue es de 8rimer orden5 ;acemos uso de la @=rmula: Ln0uV@inalLn0uVinicial $W't
Donde: Ln0uV@inal &
& Ln0uVinicial $&5&&&%&-6Raos %6%,&aos' Ln0uVinicial %56#, M A;ora ;allamos la concentraci=n des8ués de %&& aos' Ln0uV@inalLn0uVinicial $W't Ln0uV@inal%56#,M$&5&&&%&-6Raos %&&aos Ln0uV@inal%56<-7
1. C -3*-'- #- $#*,-, ,$ #- '$-*4 9NO0O00N0O<= %* $# #!$4 ,$# '$*$4+$ ,4,$ %$ ,$%-''##- #- '$-*4 ,*%*4!7$ - #- *+-,/ 0ara desarrollar este 8roblema obviamos >ue est? en e>uilibrio' "egBn la @=rmula: !KN.+V7.+V !KnN.+R!V7n.+R!V ntonces se @ormula la 8regunta en c=mo variaría la velocidad si el volumen del reci8iente se reduce a la mitad' !KnN.+R!R+V7n.+R!R+V !KnN.+R!V7n.+R!VR6+ 6+!KnN.+R!V7n.+R!V La res8uesta sería >ue variaría de @orma >ue su velocidad sería 6+ veces la velocidad inicial'
