Reporte de Laboratorio: Práctica 3: Velocidades de una reacción

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Universidad Autónoma de Zacatecas

“Francisco García Salinas”

Área: Ciencias de la Salud

Unidad Académica de Ciencias Químicas

Programa: Químico Farmacéutico Biólogo

Reporte de Laboratorio:
Práctica 3: Velocidades de una reacción

Docente: Ma del Refugio Cuevas

Materia: Fisicoquimica II 

Integrantes del 4° C :
Martínez Cervantes, Aldo Francisco

Murillo Gutiérrez, Hilario Alejandro

Ramírez Cid, Verónica

Reyna Guevara, Enrique

Rodríguez Alvarado, José Alejandro

Rodríguez Vázquez, Aranza Nefrethy

Práctica 3: Velocidad de las reacciones químicas

Introducción:

La velocidad de reacción química se define como la cantidad de sustancias que se transforma en determinada reacción por unidad de concentración o volumen y tiempo. Se expresa generalmente concentración/tiempo.

La ciencia encargada de estudiar este fenómeno  es la cinética química mientras que la dinámica química es la ciencia que se encarga de estudiar los orígenes de las velocidades de reacción.

Para realiza el estudio de cinético de una reacción se debe establecer la estequiometría de la reacción e identificar si hay cualquier reacción secundaria. Se debe tomar en cuenta factores como naturaleza de la reacción, temperatura, presión, concentración, catalizadores, entre otros. Se debe conocer la concentración de las sustancias participantes en la reacción en diferentes puntos después de haber iniciado dicha reacción.

Para conocer la velocidad de una reacción se utiliza la siguiente ecuación:

αA+ βB =δS + τT
[pic 3]

Donde α β δ τ son coeficientes mientras que A,B,S,T son las sustancias. V y t son velocidad y diferencial del tiempo.

En ocasiones la velocidad de reacción es proporcional a la concentración de los reactivos elevados a una potencia.

V= K [A] [B]

Donde V es velocidad, K es la constante de velocidad y [A],[B] son concentraciones.

Objetivo:

Demostrar el efecto de la concentración, de la temperatura y de un catalizador en la velocidad de una reacción iónica.

Pre- Reporte:

1. ¿Qué es la cinética química? Se trata del estudio  de las velocidades de reacción, mostrando como se pueden medir e interpretar estos velocidades. También nos introduce el tratamiento de los mecanismos de reacción u su análisis como una secuencia de etapas elementarias.
   
2. ¿Qué es la velocidad de una reacción química? Es la pendiente de la tangente de la curva correspondiente a la variación de la concentración con el tiempo.
3. ¿Qué establece la ley de masas respecto a la velocidad de reacción? La velocidad de reacción química es proporcional a la masa activa (concentración) de la sustancia reactivas. [A] [B] <----> [AB]
4. Defina orden de reacción y molecularidad. La orden de reacción es proporcional a las concentraciones elevadas a una potencia, por lo que es conveniente hablar de orden de reacción. r=K [A]
   Molecularidad es el número de átomos o moléculas que chocan simultáneamente en una reacción química, siempre es un número entero.
5. Defina mecanismo de reacción.
   Es una serie de etapas elementales diarias que deben ocurrir para pasar de los reactivos a productos.
6. ¿Qué signficia que una reacción sea de orden cero, primer orden, pseudo-primer orden y segundo?
   - Orden cero: La rapidez de una reacción de orden cero es constante que no depende de la concentración de los reactivos.
   - Primer orden: La rapidez depende de un reactivo, de su concentración elevada a la primera potencia.
   - Segundo orden: La rapidez depende de la concentración del reactivo elevado al cuadrado o de dos reactivos cada uno elevado a la uno.
   - Pseudo-Primer orden: Si en una reacción existe un exceso de uno de los reactivos de forma que su concentración no cambia apreciablemente a medida que transcurre el tiempo la investigación científica no revelará dependencia alguna de la rapidez respecto a la concentración de esa sustancia.
7. ¿Qué es la constante de velocidad de reacción?¿Qué indica su magnitud?¿Cuáles son su unidades? concentración La constante de velocidad de reacción es indispensable de las concentraciones pero dependiente de la temperatura. Tiene un valor definido para cada reacción a una temperatura dada. Dependiendo del orden que se expresa en
   s-1, en  L mol-1s-1 o en L2 mol-2 s-1,
8. Describa el procedimiento para determinar el orden y constantede velocidad de na reacción química. El método mas sencillo consiste en el método de velocidades iniciales.
   Se analiza la ecuación: aA+ bB =cC + dD
   La ley de la velocidad inicial está dada por V= K [A]a [B]b.
   El orden está determinado por la suma de los exponentes. Se mide las velocidades iniciales de la reacción, en variación de la concentración en diferentes tiempos.
9. ¿Cómo se puede modificar la velocidad de una reacción química?
   Modificando la concentración, temperatura, la fuerza iónica y el uso de catalizadores (como el pH, presión, alguna sustancia o1 elemento).
10. Explique como afecta la concentración inicial de los reactivo, la temperatura y el uso de catalizadores sobre la velocidad de una reacción química.
    La concentración inicial aumenta la eficacia, permitiendo  la obtención de datos más precisos a mayor velocidad debido a los choques que sufren los átomos.
    La temperatura al aumentar, aumenta la constante de rapidez y aumenta las moléculas con energía.
    Los catalizadores aumentan el proceso pero no afectan la concentración.

Material:

• 10 tubos de ensaye con tapa rosca
• 2 pipetas graduadas 10 mL
• 1 pipeta graduada 1 mL
• 2 pipetas graduados 5 mL
• 1 vaso de precipitado 600 mL
• 5 vasos de precipitado 300 mL
• Termómetro
• Gradilla
• Crónometro
• Recipiente de plástico
• K2S2O8  0.1M
• KI  1M
• Na2S2O8  0.1M
• Almidón  0.2%
• FeSO4 *7H2O  0.01M
• Agua destilada
• Hiel

Diagrama de Flujo:[pic 4]

Cálculos correspondiente a las soluciones:

• K2S2O8  0.1M
  (0.1[pic 5])(0.1L)(270.24[pic 6])= 2.7024 g K2S2O8
  
• KI  1M
  (1[pic 7])(0.1L)(166[pic 8])= 16.6 g KI
  
• Na2S2O8  0.1M
  (0.1[pic 9])(0.1L)(238.092[pic 10])= 2.38902 g Na2S2O8
  
• Almidón  0.2%
  [pic 11]
  
• FeSO4 *7H2O  0.01M
  (0.01[pic 12])(0.1L)(278.0062[pic 13])= 0.2780 g FeSO4*7H2O

Desarrollo Experimental:

1. Lavar y enjuagar su material con jabón y agua de la llave, volverlo a enjuagar perfectamente con agua destilada para eliminar residuos y contaminantes que puedan intervenir en el experimento.
2. Tome 5 tubos de ensaye limpios y secos, numérelos y colóquelos ordenadamente, en una gradilla. En cada tubo vierta las siguientes soluciones, usando pipetas de 10, 5 y 1 mL
3. Tapar los tubos y agítelos.
4. Para medir el tiempo de la reacción, asegúrese de que el cronómetro esté en cero. Tome el tubo 1, agréguele rápidamente 1.9mL de la solución K2S2O8  0.1M. Oprima el botón del cronómetro. Tape de nuevo el tubo y agítelo hasta la aparición de un color oscuro, en este momento, pare el cronómetro y anote el tiempo transcurrido.
5. Repita el mismo procedimiento para los tubos 2-6, agregando la misma cantidad de K2S2O8  0.1M
6. Deseche los residuos en el recipiente etiquetado como “RESIDUOS ACUOSOS”.
   
   
7. Tome 6 tubos de ensayo limpios y secos, preparé nuevamente las soluciones indicadas en la tabla 1.
8. Caliente 400mL de agua potable en un vaso de precipitado de 600mL hasta tener una temperatura de 50°C, mantenga esta temperatura.
9. Coloque los tubos 4,5 y 6 dentro del baño y un tubo de ensaye adicional que contenga aprox. 6 mL de K2S2O8  0.1M. Es importante mantener la temperatura constante.
10. Sin sacar los tubos del baño, al tubo 4 agregue 1.9mL de K2S2O8  0.1M, mida y anote el tiempo de las reacción de la manera que se indicada en el inciso 3.
11. Repita el mismo procedimiento para los tubos 5 y 6 anote la temperatura exacta a la que se efectúa el experimento.
12. Utilizando un baño de hielo, repita e procedimiento anterior, empleando las soluciones de los tubos 1,2, y 3 de la tabla 1, anotando el tiempo transcurrido y la temperatura a la que se efectúa el experimento.
13. Deseche los residuos en el recipiente etiquetado como “RESIDUOS ACUOSOS”.
    
    
14. Tome 3 tubos de ensayo limpios y secos, preparé nuevamente las soluciones que se emplearon en los tubos 1,2 y 3 indicadas en la tabla 1, sustituyendo el volumen de agua destilada por igual volumen de sulfato ferroso 0.01M.
15. Mediante el procedimiento usado anteriormente en el inciso 3, determine el tiempo de reacción temperatura ambiente en cada tubo.
16. Deseche los residuos en el recipiente etiquetado como “RESIDUOS ACUOSOS”.
    

Resultados y Cálculos:

• La temperatura a la que se realizó este experimento de efecto de concentración fue de: °°C
  
• La temperatura a la que se realizó este experimento de efecto de concentración fue de: °°C
  
  En la gráfica 1 se observa la relación que hay entre el tiempo y la cantidad de sulfato [pic 14]

En la gráfica 2

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• En la gráfica 3, se obtuvo una correlacion baja debido a interferencias tanto personales como en la elaboración de dicho. Cabe destacar que la constante cinética de la reacción (k) es igua a la ecuación de la pendiente y=1.411x+5.8089.

Conclusión:

Se demostró que la velocidad de la reacción es influida por factores como la concentración, la temperatura y catalizadores  Esto se puede observar en las gráficas que se presentan anteriormente,donde en la última se muestra una reacción de primer orden.

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