PRÁCTICA 7 “CINÉTICA QUÍMICA: EFECTO DEL DISLVENTE EN LA VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN DE SOLVÓSIS”

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL[pic 1][pic 2]

ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLÓGICAS

INGENIERIA BIOQUÍMICA

DEPARTAMENTO DE QUIMÍCA ORGÁNICA

PRÁCTICA 7 “CINÉTICA QUÍMICA: EFECTO DEL DISLVENTE EN LA VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN DE SOLVÓSIS”

OBJETIVOS

1. Conocer los métodos de estudio de los mecanismos de reacción.
2. Analizar los diferentes factores de importancia en el método cinético.
3. Relacionar el orden de reacción con los diferentes tipos de reacciones orgánicas.
4. Estudiar una reacción de solvósis.
5. Comprobar el efecto de la polaridad del disolvente sobre la velocidad de una reacción de primer orden.

INTRODUCCIÓN

Orden de reacción

Este número (entero o fraccionario) se obtiene experimentalmente y describe la forma en que la velocidad depende de la concentración del reactante. Con base en los valores más comunes de n, se clasifican las reacciones químicas, de la manera siguiente:[pic 3]

Velocidad de reacción

La velocidad de reacción es la rapidez con que un reactivo se transforma o con que se forma un producto. La velocidad de una reacción depende de diferentes factores, como la concentración y naturaleza del reactivo, el volumen, la presión, la temperatura y la acción de los catalizadores.

En la mayoría de las reacciones su velocidad depende directamente de la concentración del reactivo, por tanto, mientras mayor sea la concentración, la velocidad de reacción será mas rápida; lo anterior se explica mediante el modelo de colisiones, ya que al haber más reactivos mayor número de choques moleculares se presentara.

Factores que afectan la velocidad de la reacción:

• Temperatura
• Superficie de contacto
• Catalizadores

Equilibrio Químico

Es un estado de un sistema reaccionante en el que no se observan cambios a medida que transcurra el tiempo, a pesar d que siguen reaccionando entre si las sustancias presentes, es decir, el equilibrio químico se establece cuando existen dos reacciones opuestas que tienen lugar simultáneamente a la misma velocidad.

Diagramas Energéticos

La Teoría del complejo activado o teoría del estado de transición para explicar a nivel molecular cómo transcurren las reacciones químicas. En dicha teoría se postula que cuando las moléculas de los reactivos se aproximan, experimentan una deformación y dan lugar a un estado intermedio transitorio, denominado estado de transición. Dicho estado de transición es de muy alta energía y muy corta duración, y en el mismo se forma una estructura transitoria de máxima energía que se denomina complejo activado (formado por todos los átomos implicados en la reacción). Para que se forme el complejo activado, es necesaria una cierta cantidad de energía, denominada energía de activación.

Para el estudio energético del estado de transición y de la energía de activación es muy útil el uso de diagramas energéticos.

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En los diagramas dibujamos una montaña en el transcurso de la reacción correspondiente a un máximo de energía. Este máximo de energía es el estado de transición. La energía de activación es la diferencia entre la energía de los reactivos y la energía del complejo activado, es decir, la subida de la montaña.

Esta energía de activación se relaciona directamente con la velocidad de una reacción química, cuanto más pequeña sea le energía de activación, más rápida será la reacción química (mayor velocidad de reacción) porque más fácilmente alcanzarán los reactivos al chocar la energía del estado de transición y formarán el complejo activado, es decir, el estado de transición será más fácil de alcanzar.

Reactivos utilizados

Concentraciones de disolventes utilizadas (6 tubos por cada disolvente)

RESULTADOS Y OBSERVACIONES

Durante la práctica se obtuvo la siguiente tabla de resultados. Los datos que se especifican en los sistemas corresponden a los tiempos de reacción que fueron tomados en segundos.

Se obtuvo una gráfica de tiempo de reacción en función de la concentración de agua con los datos obtenidos.

[pic 5]

[pic 6]

Se observa que en cada uno de los tubos donde se llevó acabo la reacción se presentó un cambio de coloración de azul verdoso a amarillo pálido.

ANÁLISIS DE RESULTADOS

En los tubos se llevó a cabo una reacción SN1, en específico una reacción de solvolisis, entre el cloruro de terbutilo y las diferentes diluciones de disolventes en agua. Esta reacción ocurre en varias etapas que presentan diferentes velocidades de reacción y energías presentes cada una.

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