Influencia de la Naturaleza y de la Concentración de las sustancias sobre la velocidad de unareacción

UNIVERSIDAD DE CALDAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

LABORATORIO DE QUIMICA GENERAL

Práctica No. 6

VELOCIDAD DE REACCIÓN

Influencia de la Naturaleza y de la Concentración de las sustancias sobre la velocidad de unareacción

Objetivo

• Determinar la influencia que tienen la naturaleza y la concentración de las sustancias reaccionantes sobre la velocidad de una reacción.

Fundamento

La cinética química estudia las velocidades de las reacciones químicas, los factores que influyen sobre estas velocidades y el mecanismo o secuencia de etapas a través de las cuales tiene lugar una reacción química.

Todas las reacciones químicas ocurren con una rapidez definida que depende de factores como: Naturaleza de las sustancias reaccionantes, concentración de las sustancias reaccionantes, temperatura a cual se efectúa la reacción, superficie expuesta de las sustancias reaccionantes, presencia de catalizadores entre otros.

Para que una reacción química se produzca las moléculas de reactivos deben chocar entre sí, poniéndose en contacto, lo que permite que se rompan los enlaces de los reactivos y se formen otros nuevos, que dan lugar a las moléculas de los productos. No obstante, sólo son eficaces los choques que cumplan dos condiciones:

1. Que la energía cinética de las moléculas supere una energía mínima llamada energía de activación, Ea
2. Que la orientación de las moléculas en el choque sea la adecuada.

En general, a temperatura ordinaria, cuantos más enlaces deban romperse, mayor es la Ea y más lentas serán las reacciones.

Si una reacción es suficientemente lenta, podemos tomar muestras de la mezcla de reacción a intervalos sucesivos de tiempo y después analizarlos, por ejemplo, si el producto de una reacción es un ácido, su concentración se puede determinar mediante titulación después de cadaintervalo.

Para el caso de la dependencia de la velocidad de una reacción con respecto a la concentración de las sustancias, se tiene lo siguiente

La velocidad de reacción describe la rapidez con que se consumen los reactivos y se forman los productos a través del tiempo. Matemáticamente, la velocidad de una reacción se indica por la ecuación:

v = K [A]x [B]y

Donde [A] y [B] son las concentraciones de los reactivos y “x” y “y” los órdenes o exponentes de la reacción, determinadas experimentalmente.

Si se conoce la ecuación química para una reacción, su velocidad se puede determinar mediante el cambio subsiguiente en la concentración de cualquier producto o reactivo que se pueda detectar cuantitativamente. Diseñar métodos efectivos para esto es un desafío continuo para los químicos que estudian cinética química.

Para determinar el papel de la concentración en la velocidad de la reacción, se mantendrán invariables todas las condiciones del proceso excepto para una de las sustancias reaccionantes, cuya concentración se altera sistemáticamente y se mide el cambio que cada alteración produce en la velocidad. La temperatura de las soluciones será la del laboratorio.

ACTIVIDAD (I)

Influencia de la naturaleza de las sustancias sobre la velocidad de reacción

Para estudiar la influencia de este factor se considera la reacción de reducción del anión permanganato MnO4- utilizando dos agentes reductores diferentes, así:

1. Reducción del anión permanganato MnO4- por el catión ferroso Fe2+ en medio ácido:

MnO4-(ac) + Fe2+(ac) + H+ → Mn2+(ac) + Fe3+(ac) + H2O

1. Reducción del anión permanganato MnO4- por el ácido oxálico H2C2O4 en medio ácido: MnO4-(ac) + H2C2O4 + H+ → Mn2+(ac) + CO2 + H2O

Durante ambas reacciones de reducción, el color violeta característico del anión MnO4- desaparece para tornarse incoloro, característico de la presencia del catión Mn2+.

En los dos casos citados son iguales todas las condiciones excepto la naturaleza del agente reductor pero esto basta para que la velocidad cambie totalmente.

Se determinará la influencia de este factor sobre la velocidad de la reacción mencionada por medición directa del tiempo de reacción, para lo cual se procede en la forma siguiente:

Procedimiento:

• En un tubo de ensayo vierta 2 mL de solución de KMnO4 y adicione 4 gotas de H2SO4 al 50%, para acidificar la solución.
• Reparta la solución preparada en dos tubos de ensayo. Márquelos adecuadamente

• Agregue 1 mL de solución de FeSO4 al primer tubo. Agite suficientemente para que se mezclen bien las sustancias reaccionantes.
• Determine el tiempo de reacción, por la decoloración de la solución. Registre el dato

• Repita el procedimiento con el segundo tubo, agregando 1 mL de solución H2C2O4.

• Determine el tiempo de reacción, por la decoloración de la solución. Registre el dato

PREGUNTAS DE DISCUSIÓN (Actividad I)

1. Explique desde el punto de vista de la naturaleza de las sustancias, la diferencia en el tiempo de reacción en las reacciones de reducción del manganeso.

1. Explique como influye el estado de agregación de las sustancias reaccionantes la velocidad de la reacción

1. Balancee las ecuaciones químicas correspondientes.

TABLA DE RESULTADOS (Actividad I)

Grupo:          

Factores que afectan la velocidad de una reacción

Nombres:          

[pic 1]

Influencia de la naturaleza de los reactivos en la velocidad de reacción

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