Laboratorio presencial: Cinética química

“AÑO DEL FORTALECIMIENTO DE LA SOBERANÍA NACIONAL”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

FACULTAD DE INGENIERÍA DE PROCESOS

  ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA

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DOCENTE:

Antonio Bueno Lazo

TEMA:

LABORATORIO PRESENCIAL 1: CINETICA QUIMICA.

Laboratorio 1

ALUMNOS:

• Perez Aragon Brahian Steven / 183402

CUSCO – PERÚ

2022 - II

OBJETIVOS:

• Determinar el orden de una reacción química.
• Determinar la constante de velocidad de una reacción química mediante el análisis de ecuaciones diferenciales.

INTRODUCCIÓN:

Durante una reacción química, hay variación de concentración de los reactantes los cuales desaparecen con el tiempo en que transcurre la reacción, no todas las reacciones ocurren en el mismo tiempo, es por ello que hay reacciones rápidas (ácido sulfúrico con hidróxido de sodio) y otras muy lentas (oxidación del hierro por acción de la intemperie. Cada reacción tiene su tiempo de ocurrencia, el tiempo depende de dos parámetros la constante de velocidad de reacción (k) y el orden de reacción (n), las que aparecen en la ecuación de velocidad de reacción.

Conociendo las concentraciones en función del tiempo, se pueden determinar los parámetros de la cinética. La fotocatálisis implica la combinación de la fotoquímica con la catálisis. Ambos, luz y catalizador, son necesarios para alcanzar o acelerar una reacción química. Así, la fotocatálisis puede ser definida como la aceleración de una fotorreacción mediante un catalizador.

En el caso de degradación de colorantes uno de los métodos recomendados es la fotocatálisis utilizando como catalizador el TiO2.

MARCO TEORICO:

Una reacción química toma lugar cuando las uniones entre átomos de las moléculas de uno o más reactivos se rompen para dar uno o más moléculas de producto. Para que una reacción química sea espontánea, el cambio de energía libre del proceso debe ser negativa. Pero una reacción que es termodinámicamente posible se puede usar solamente si toma lugar en un tiempo razonable. Es necesario para que los reactivos puedan impactarse en una posición favorable y con energía suficiente. Como consecuencia, aumentando la temperatura del sistema de reactivos, aumenta su energía cinética y aumenta la velocidad de reacción.  

La velocidad de reacción se define como la desaparición de reactivos o la velocidad de formación de productos. En sistemas de recciones homogéneas la cuantificación de la desaparición de una especie A, rA, es el número de moles del reactivo A que reaccionan por unidad de tiempo por unidad de volumen.

Matemáticamente la velocidad de reacción es una expresión algebraica, por ejemplo:

     (1) [pic 3]

 Donde k es la constante de velocidad y α es el orden de reacción. En la ecuación (1) se definen estos parámetros.  

La constante de proporcionalidad entre la velocidad de reacción y la concentración de productos de las especies involucradas en un paso elemental es llamada constante de velocidad. Esta es una medida de la velocidad de reacción, para una concentración fija de reactivos, la mayor constante de velocidad, la mayor velocidad de reacción.

La determinación de la constante de velocidad es un ítem importante en el estudio de la Cinética porqué ambos: conversión y selectividad de una reacción química depende de estos parámetros.

Ambos k y α son parámetros cinéticos que deben ser determinados empíricamente.  

Realmente, las reacciones químicas son procesos reversibles; en los cuales los reactivos cambian y se combinan para dar productos, una fracción de ellos se recombinan y dan reactivos. Cuando el tiempo de reacción es muy largo puede ser suficiente para llegar al equilibrio, y las velocidades de reacción se igualan. La constante de equilibrio K e,  se define como la razón entre la constante de velocidad directa k, y la constante de velocidad de la reacción inversa k´,

   [pic 4]

El valor de Ke   determina la conversión que puede ser alcanzada a una determinada temperatura.

MATERIALES Y REACTIVOS:

• Reactor fotocatalítico
• Vaso de precipitados
• Agitador magnético
• Cronómetro
• Espectrofotómetro

• Anilina
• Agua destilada

PROCEDIMIENTO:

1. Preparar una curva patrón de anilina y elaborar la curva de calibración
2. Pesar el catalizador
3. Preparar una solución acuosa de anilina de concentración conocida
4. Cargar una cantidad conocida en el vaso de precipitados y colocarla en el reactor
5. Medir la concentración inicial
6. Poner en marcha el sistema controlando el tiempo
7. Cada 10 minutos sacar una muestra de 5 mL para análisis
8. Analizar las muestras en función del tiempo

DATOS Y CALCULOS:

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