Trabajo Colaborativo - Fase III

UNIVERSIDAD NACI ONAL ABIERTA ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS AGRICOLAS PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE - ECAPMA FISICOQUIMICA AMBIENTAL. GRUPO 358115_127 358115_127

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA “UNAD” Escuela de Ciencias Agrícolas !ecuarias " del #edio A$%ien&e

FISICOQUIMICA AMBIENTAL AMBIENTAL Fase III: Unidad 2: Cinética

Presentado por:

!aola Andrea Due'as ( )*+,-.-/0. Ana Belc" !la1as ( +-)--2*, 3eraldine Suare1 ( )4*-/4+*,4*-0 Es&e5anía Vergara Vergara ( )))))..*)/

Presentado a:

Andrea Ya&e

Octure 2!"#

ANE$O 2

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS AGRICOLAS PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE - ECAPMA FISICOQUIMICA AMBIENTAL. GRUPO 358115_127

Cuestionario 2

!ara desarrollar es&e cues&ionario de%e indicar las le"es o 6rocesos e$6leados anali1ar " 7us&i8car las res6ues&as o%&enidas en 5unci9n de cada enunciado4 Las 7us&i8caciones generadas no de%en su6erar + renglones4

"% El 5or$alde:ído C;,O es un co$6onen&e de s$og " es el causan&e de la

irri&aci9n ocular4 La reacci9n de 5or$aci9n del 5or$alde:ído es< 1

C 2 H 4( g) + O3 ( g) ↔CH 2 O( g) + O2 ( g) 2

Velocidad de =C,;2> #

=O-> #

5or$aci9n de C;,O

*+  )*(/

)*  )*(0

?#@s )*  )*(),

)+  )*(/

)*  )*(0

-*  )*(),

)*  )*(/

,*  )*(0

2*  )*(),

De acuerdo con la in5or$aci9n 6resen&ada en la &a%la de&er$ine la elocidad de reacci9n " cons&an&e de elocidad4 An&es ue nada de%e$os eri8car si la ecuaci9n se encuen&ra %alanceada< 1

C 2 H 4( g) + O3 ( g) ↔CH 2 O( g) + O2 ( g) 2

Ve$os ue es& des%alanceada ue nos :ace “5al&a” un

C H 2

1

"

2

O2 en la

6ar&e derec:a de la ecuaci9n4 Es decir la ecuaci9n %alanceada es de la 5or$a<

1

1

2

2

C 2 H 4( g) + O3 ( g) ↔CH 2 O( g) + O2 ( g) + C H 2( g) + O2( g)


O lo ue es lo $is$o< C 2 H 4( g) + O3 ( g) ↔CH 2 O( g) + O2 ( g) + C H 2 ( g)

Teniendo es&o claro 6rocede$os a :allar la elocidad de la reacci9n ue es& dada 6or la 59r$ula<

[

v =k C 2 H 4( g)

] ∗[ O ( ) ] m

n

3 g

Donde< k =Constante De Reacción m= Orden del Etileno( C 2 H 4)

n =OrdendelOzono ( O3 )

A:ora 6rocede$os a anali1ar los da&os ue nos su$inis&ran " o%sera$os ue 6ara los dos 6ri$eros e6eri$en&os las dos 6ri$eras 8las de nues&ros da&os la concen&raci9n de o1ono ? O3 ¿ no aría 6ero sí la del E&ileno ? C 2 H 4 ¿ " es&a ariaci9n 6roduce un ca$%io en la elocidad de 5or$aci9n del car%o:idra&o ? C H 2 O ¿ 4

&C2'() M

&O*) M

+e,ocidad -e For.aci/n -e C'2O 0M1s

−7

1,0∗10

−7

1,0∗10

−7

2,0∗ 10

0,5∗10 1,5∗10

1,0∗10

−8

− 12

1,0∗10

−8

3,0∗10

−8

4,0∗10

− 12 −12

Y si anali1a$os un 6oco $s a 5ondo es&as dos 6ri$eras 8las &a$%iFn no&a$os ue un incre$en&o de &res eces en la concen&raci9n del E&ileno nos 6roduce un


au$en&o de &res eces en la elocidad de 5or$aci9n del car%o:idra&o4 !or lo &an&o con res6ec&o al reac&io e&ileno el orden es )4 Es decir< m=Orden del Etileno ( C 2 H 4 )=1

A:ora :alla$os

n = Ordendel Ozono ( O3 )

 aunue de%e$os &ener cuidado "a ue

a di5erencia del caso an&erior no &ene$os dos concen&raciones iguales de E&ileno ? C 2 H 4 ¿ 4 Sin e$%argo si anali1a$os las 8las ) " - " nos %asa$os en nues&ra res6ues&a an&erior no&a$os ue du6licar la concen&raci9n de o1ono

( O 3)

6roduce un incre$en&o de 2 eces en la elocidad de 5or$aci9n del car%o:idra&o ? C H 2 O ¿ 4

!odría$os decir ue el orden del o1ono ( O 3) es , 6ero co$o

$enciona$os an&es la concen&raci9n del E&ileno ? dos e6eri$en&os se ari94

C 2 H 4 ¿

no es la $is$a en los

Se du6lic9 6ara ser $s eac&o4

Y co$o

de$os&ra$os 6reia$en&e el orden del E&ileno es ) 6or lo &an&o< n =OrdendelOzono ( O3 ) =1

&C2'() M

&O*) M

+e,ocidad -e For.aci/n -e C'2O 0M1s

−7

1,0∗10

−7

1,0∗10

−7

2,0∗ 10

0,5∗10 1,5∗10

1,0∗10

−8

− 12

1,0∗10

−8

3,0∗10

−8

4,0∗10

− 12 −12

Con es&os dos alores re&o$a$os nues&ra ecuaci9n de elocidad " &ene$os<

[

] ∗[ O ( ) ]

[

] ∗[ O ( ) ]

v =k C 2 H 4( g) v =k C 2 H 4( g)

m

n

3 g

1

1

3 g


[

] [

v =k C 2 H 4( g) ∗ O3( g )

]

!ara :allar nues&ra cons&an&e de reacci9n

k  usa$os los alores de cualuier

8la " des6e7a$os4 !or co$odidad usare$os la 8la - así<

[

] [

v =k C 2 H 4( g) ∗ O3( g ) −12 M

4,0∗10

s

−12 M

4,0∗10

4,0∗10 k =

s

]

=k [ 1,0∗10−7 M ]∗[ 2,0∗10−8 M ]

=k ( 2,0∗10−15 M 2 )

( )

−12 M

s

−15

2,0∗10

( M ) 2

k =2,0∗10

3

( ∗) 1

M s

=2.000

( ∗) 1

M s

Es decir nues&ra ecuaci9n de elocidad 6ara cualuier concen&raci9n es& dada 6or<

[

] [

v =k C 2 H 4( g) ∗ O3( g )

v =( 2,0∗10

3

)

]

( ∗ )[ 1

M s

] [

C 2 H 4( g) ∗ O3( g )

]

!ode$os co$6ro%ar nues&ra res6ues&a con cualuiera de las 8las dadas así ue &o$a$os las concen&raciones de la 6ri$era 8la " de%ería$os o%&ener la elocidad o%&enida e6eri$en&al$en&e así< &C2'() M

&O*) M

+e,ocidad -e For.aci/n -e C'2O


0M1s −7

1,0∗10

−7

1,0∗10

−7

2,0∗ 10

0,5∗10 1,5∗10

1,0∗10

v =( 2,0∗10

)

( ∗ )[

v =( 2,0∗ 10

)

( ∗)

3

3

1

M s

1

M s

v =( 1,0∗10

− 12

)

] [

C 2 H 4( g) ∗ O3( g )

−8

− 12

1,0∗10

−8

3,0∗10

−8

4,0∗10

− 12 −12

]

[ 0,5∗10− M ]∗[ 1,0∗10− M ] 7

8

( ) M s

E5ec&ia$en&e coincide con la elocidad de 5or$aci9n del car%o:idra&o ? C H 2 O ¿ o%&enida e6eri$en&al$en&e así ue nues&ra 59r$ula es correc&a4

Si en un $o$en&o dado los reac&ios 6resen&an la $is$a concen&raci9n de −7

4,2∗10 M  indiue el des6la1a$ien&o de la reacci9n4

Si los dos reac&ios 6resen&an la $is$a concen&raci9n 6ode$os usar dic:a concen&raci9n en nues&ra ecuaci9n de elocidad " :allar la elocidad con la ue C H 2 O ¿

se genera el car%o:idra&o ? v =( 2,0∗10

)

( ∗ )[

v =( 2,0∗ 10

)

( ∗)

3

3

1

M s

1

M s

−10 M

v =3 , 528∗10

s

] [

C 2 H 4( g) ∗ O3( g )

 así<

]

[ 4,2∗10− M ]∗[ 4,2∗10− M ] 7

7


Co$o la elocidad es 6osi&ia el des6la1a$ien&o de la reacci9n es de i1uierda a derec:a de reac&ios a 6roduc&os4

2% De&er$ine el orden de la reacci9n " la elocidad inicial de desa6arici9n de G

cuando su concen&raci9n es *0*# " la de Y es */*#4 Asu$iendo la reacci9n G H Y  J a 6ar&ir de los siguien&es da&os &o$ados a 2,* K4

Velocidad inicial de

=G>

=Y>

))*

*+*

**+-

,,*

*-*

*),/

22*

**

)*,*

desa6arici9n de G ?#@s


,,*

**

*,+2

22*

*-*

*+*.

La elocidad de la reacci9n es& dada 6or la 59r$ula< v =k [ X ]

∗[ Y ]

m

n

Donde< k =Constante De Reacción m=Ordende X

n =OrdendeY

A:ora 6rocede$os a anali1ar los da&os ue nos su$inis&ran " o%sera$os ue en el &ercer " cuar&o e6eri$en&o la concen&raci9n de Y no aría 6ero sí la de G " es&a ariaci9n 6roduce un ca$%io en la elocidad de desa6arici9n de G4

&$)

&3)

1,1 *

*+*

+e,ocidad -e -esaparici/n -e $ 0M1s **+-

2,2 *

*-*

*),/

4,4 *

**

)*,*

,,* 22*

*4* *-*

*,+2 *+*.

Si anali1a$os un 6oco $s a 5ondo es&as dos 8las no&a$os ue la elocidad de

desa6arici9n de G dis$inu"e a6roi$ada$en&e cua&ro eces

(

1,020 0,254

= 4,0157

)


cuando la concen&raci9n de G se reduce a la $i&ad4 !or lo &an&o con res6ec&o al reac&io G el orden es ,4 Es decir< m=Ordende X =2

!ara asegurarnos de ue es&e alor sea correc&o &o$a$os el segundo " el uin&o e6eri$en&o de nues&ra &a%la de da&os en el ue &a$6oco se 6resen&an ariaciones en la concen&raci9n de Y " de%ería$os o%&ener el $is$o resul&ado4 &$)

&3)

1,1 *

*+*


2,2 *

*-*

*),/

4,4 *

**

)*,*

,,* 22*

*4* *-*

*,+2 *+*.

!ara es&os nueos da&os &ene$os ue al du6licar la concen&raci9n de G su elocidad de desa6arici9n se incre$en&a &a$%iFn cua&ro eces a6roi$ada$en&e

(

0,509 0,127

=4,007

)

6or lo ue con res6ec&o al reac&io G el orden es ,

co$6ro%ando nues&ro clculo inicial4

A:ora :alla$os

n =OrdendeY  usando los da&os del segundo " cuar&o

e6eri$en&o en los ue no se ari9 la concen&raci9n de G 6or lo ue la ariaci9n en su desa6arici9n duran&e la reacci9n o%ia$en&e o%edece a la concen&raci9n de Y4 &$)

&3)

1,1 *

*+*


2,2 *

*-*

*),/


4,4 *

**

)*,*

,,* 22*

*4* *-*

*,+2 *+*.

Al anali1ar los da&os no&a$os ue la elocidad de desa6arici9n de G au$en&a dos

eces

(

0,254 0,127

=2

)

cuando du6lica$os la concen&raci9n de Y4 !or lo &an&o con

res6ec&o al reac&io Y el orden es )4 Es decir< n =OrdendeY =1

!or 6recauci9n re6e&i$os el 6rocediendo es&a e1 con los da&os del e6eri$en&o - " + donde la ariaci9n en la elocidad de desa6arici9n de G de6ende de la concen&raci9n de Y 6ues la concen&raci9n de G 6er$anece cons&an&e4 &$)

&3)

1,1 *

*+*


2,2 *

*-*

*),/

4,4 *

**

)*,*

,,* 22*

*4* *-*

*,+2 *+*.

Con es&os da&os o%sera$os ue al reducir la concen&raci9n de Y a la $i&ad la elocidad de desa6arici9n de G &a$%iFn se reduce a6roi$ada$en&e a la $i&ad

(

1,020 0,509

=2,003

)

 corro%orando ue el orden de Y es )4

Con es&os dos alores re&o$a$os nues&ra ecuaci9n de elocidad " &ene$os<


v =k [ X ]

m

∗[ Y ]

v =k [ X ]

2

∗[ Y ]

n

1

!or ende el orden de la reacci9n es< m + n =2 + 1 = 3

A:ora calcula$os el alor de M usando cualuiera de los da&os de nues&ra &a%la4 To$a$os los del 6ri$er e6eri$en&o así<

v =k [ X ]

0,053

[X]

[Y]

1,1 0

0,50

Velocidad De Desaparición De X (M/s) 0,053

2,2 0

0,30

0,127

4,4 0

0,60

1,020

,,* 22*

0.60 0,30

0,254 0,509

∗[ Y ]

2

1

M 2 1 =k [ 1,1 M ] ∗[ 0.5 M ] s

1,21 M (¿¿ 2 )∗( 0,5 M ) 0,053

M = k ¿ s

1,21 M (¿¿ 2 )∗( 0,5 M ) 0,053

M = k ¿ s


0,605 M (¿¿ 3 ) 0,053

(

M = k ¿ s

0,053 3

0,605 M

0,0876

)( ) = M s

( )= 1

2

M s

k

k

Reemplazando este valor en nuestra ecuación de velocidad tenemos: v =k [ X ]

∗[ Y ]

2

1

[ ( )]

v = 0,0876

1

2

M s

2

1

[ X ] ∗[ Y ]

Con es&a ecuaci9n 6ode$os :allar la elocidad de desa6arici9n de G en cualuier $o$en&o ecuaci9n ue co$6ro%are$os &o$ando la segunda 8la de nues&ra &a%la4

[ ( )]

[ X ] ∗[ Y ]

[ ( )]

[ 2,2 M ] ∗[ 0,3 M ]

[ ( )]

( 4,84 M )∗( 0,09 M )

v = 0,0876

v = 0,0876

v = 0,0876

v =0,1272

1

2

M s

1

2

M s

1

2

M s

2

1

2

1

2

M s

Co$o e$os nues&ra ecuaci9n es correc&a 6ues es&e alor de elocidad coincide con la su$inis&rada en el enunciado del 6ro%le$a4

!or es&a ra19n 6ode$os

usarla 6ara :allar la elocidad de desa6arici9n inicial de G así<


[ ( )]

[ X ] ∗[ Y ]

[ ( )]

[ 0,8 M ] ∗[ 0,7 M ]

[ ( )]

( 0,64 M )∗(0,49 M )

v = 0,0876

v = 0,0876

v = 0,0876

v =0,0392

*%

1

2

M s

1

2

M s

1

2

M s

2

1

2

1

2

M s

De&er$ine la gr8ca$en&e la energía de ac&iaci9n 6ara la reacci9n de

desco$6osici9n del 9ido ni&roso en una $olFcula de ni&r9geno " un &o$o de oígeno4 Considerando las cons&an&es de elocidad de segundo orden $edidas a di5eren&es &e$6era&uras ue se 6resen&an a con&inuaci9n4  !"#$

K

!1%&. s$

600

1,'7 ( 10 )3

650

0,011

700

0,057

750

0.244

So,uci/n:

Segn la ecuaci9n de Arr:enius< logk =

− E A

( )+ 1

2,303 T

T (°C) 600 650 700 750

logA

T (°K) '73 923 973 1023

k(1/m.s) 0,001'7 0,011 0,057 0,244

1/T (°K) 0,0011454' 0,0010'342 0,00102775 0,00097752

n (K) )2,72'15'3 )1,95'6073 )1,2441251 )0,6126101


*a pendiente de la recta nos permite +allar la ener-a de activación:

− E A 2,303 R

=−12617

(

E A =12617 ( 2,303 ) 1,98

cal mol

)

= 57.532,8

cal mol

ANE$O * Sector en estudio

En la Unidad , del en&orno de conoci$ien&o se encuen&ra un docu$en&o &i&ulado “Calidad del recurso :ídrico de Bogo& D4C” dic:o docu$en&o 6resen&a un resu$en de los 6rinci6ales resul&ados o%&enidos del $oni&oreo reali1ado a


di5eren&es ríos a lo largo del conenio en&re el De6ar&a$en&o TFcnico Ad$inis&ra&io del #edio A$%ien&e de Bogo& ?DA#A " el Ins&i&u&o de ;idrología #e&eorología " Es&udios A$%ien&ales ?Idea$ 8r$ado el ,/ de dicie$%re de ,**, cu"o o%7e&o 5ue reali1ar la ins&alaci9n el $an&eni$ien&o " la o6eraci9n de la Red de Calidad del Recurso ;ídrico de Bogo& D4C !ara el desarrollo de la ase III " IV del curso se a a &ra%a7ar so%re los da&os 6ro$edio del rio Puan A$arillo re6or&ados 6or la es&aci9n de $oni&oreo de la !TAR Puan A$arillo dis6oni%le en el docu$en&o en $enci9n4 Fisico4u5.ica a e6a,uar

A 6ar&ir de la carac&eri1aci9n %ase 6resen&ada en el en&orno de conoci$ien&o genere la siguien&e &a%la:

!ar"me#ro1

$nidad%

Valor repor#ado&

'orma e ri*e+

Cmplimien#o,

Qc

)0*

Si

p'

Unidade s de 6;

/2/

Conducti6 idad

%cm

+,2.

O758eno -isue,to

$g@l

*/

Turide9

UNT

.,)

Nitrato

$g@l

),.

A,ca,inida d Tota,

$g@l

)+*-2

Decre&o )+.2 de ).02 6or el cual se regla$en&a usos del agua " residuos líuidos Decre&o )+.2 de ).02 6or el cual se regla$en&a usos del agua " residuos líuidos Decre&o )+.2 de ).02 6or el cual se regla$en&a usos del agua " residuos líuidos Decre&o )+.2 de ).02 6or el cual se regla$en&a usos del agua " residuos líuidos Decre&o )+.2 de ).02 6or el cual se regla$en&a usos del agua " residuos líuidos Decre&o )+.2 de ).02 6or el cual se regla$en&a usos del agua " residuos líuidos Decre&o )+.2 de ).02 6or el cual se regla$en&a usos del agua " residuos líuidos

Tempera#ra

Si

No

Si

No

Si

No


C,oruro

$g@l

Co,ior.e s eca,es

UC

Co,ior.e s Tota,es

UC

Co,or aparente

unidade s escala !la&ino ( co%al&o $g@l

-ure9a Tota, Feno,es

$g@l

F/soro -isue,to

$g@l

F/soro Tota,

m%l

N54ue, Tota,

$g@l

P,o.o tota,

$g@l

;inc Tota,

$g@l

SST

$g@l

-/2+

Decre&o )+.2 de ).02 6or el cual se regla$en&a usos del agua " residuos líuidos -/40-4/*/ Decre&o )+.2 de ).02 6or el cual se regla$en&a usos del agua " residuos líuidos )*)4/2-42) Decre&o )+.2 de ).02 / 6or el cual se regla$en&a usos del agua " residuos líuidos )02/ Decre&o )+.2 de ).02 6or el cual se regla$en&a usos del agua " residuos líuidos +,, Decre&o ,))+ calidad del agua 6ara consu$o :u$ano O)/ Decre&o )+.2 de ).02 6or el cual se regla$en&a usos del agua " residuos líuidos )0 Decre&o )+.2 de ).02 6or el cual se regla$en&a usos del agua " residuos líuidos 2+ Decre&o )+.2 de ).02 6or el cual se regla$en&a usos del agua " residuos líuidos ˂0,1' Decre&o )+.2 de ).02 6or el cual se regla$en&a usos del agua " residuos líuidos **, Decre&o )+.2 de ).02 6or el cual se regla$en&a usos del agua " residuos líuidos *)) Decre&o )+.2 de ).02 6or el cual se regla$en&a usos del agua " residuos líuidos *- Decre&o )+.2 de ).02 6or el cual se regla$en&a usos del agua " residuos líuidos

Si

No

No

No

No

No

Si

Si

Si


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Cauda,

m3%s

,,.

No

De acuerdo al diagn9s&ico " anlisis de la calidad del recurso :ídrico de Bogo& con res6ec&o al Rio Puan a$arillo las ariaciones del caudal no son originadas 6or las descargas de los er&i$ien&os sino 6or la 6resencia de lluias -s#iicación Teniendo en cuen&a lo solici&ado en la guía " ue se &ra&a de un río se :an del so de norma

,20

Decre&o )+.2 de ).02 6or el cual se regla$en&a usos del agua " residuos líuidos Es&e 6ar$e&ro no lo rige ninguna nor$a es $edido " calculado de acuerdo a la 6o%laci9n &o&al4

seleccionado el decre&o )+.2 de ).02 donde se de&er$ina los nieles 6er$i&idos 6ara una serie de 6ar$e&ros ue 6uede ariar de6endiendo el uso ue se le alla a dar al agua del río 7uan a$arillo &eniendo en cuen&a es&o " una e1 seleccionada las nor$as se eala 6ara ue sec&or a6licaría las aguas del río a$arillo4 Todo el es&udio " 6lan de $ane7o a$%ien&al se lle9 a ca%o en general %asado en es&e decre&o4

BOBLIO<>AFICA

Enciclo6edia Bri&nica ?,*)-4 Teoría CinF&ica #olecular4 Vídeo dis6oni%le en< :&&6s<@@4"ou&u%e4co$@a&c:7;N*1/P&7# YouTu%e ?,*)+4 Teoría CinF&ica uí$ica4 Video dis6oni%le en< :&&6s<@@4"ou&u%e4co$@6la"lis&lis&!L-*&UJK"o!ei$DY-2$+J!McurrO C:ang R College  ?,**24 Wu $ica4 Nu$eral ),40< Coloides pp% (?*@(?X Capítulo 13: Cinética Química4 #c 3ra ;ill SF6&i$a edici9n4 Dis6oni%le en<

:&&6<@@es4slides:are4ne&@Me66,.@li%ro(ui$ica(general(/&:(edicion(ra"$ond(c:ang UNAD ?,*)+4 Wuí$ica )4 Unidad )< #e1clas :o$ogFneas4 !or&al acadF$ico Colegio de Ciencias " ;u$anidades4 Dis6oni%le en<


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Trabajo Colaborativo - Fase III

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