Determinación de la cinética de la reacción entre HCl y Mg metálico: recolección de H2

Determinación de la cinética de la reacción entre HCl y Mg metálico: recolección de H2   

Marlon R. Barrera (2181430) y Carlos J. Cruz (2181526)

Facultad de Química, Universidad Industrial de Santander

Realizado: 19 de febrero de 2019                                               Entregado: febrero 5 de 2019

Resumen: Teniendo en cuenta los concentos empleado de la cinética química se utilizarán para calcular la velocidad de reacción de la recolección de un gas con el cual teóricamente se calcularán las velocidades que está presenta en el proceso experimental, mediante graficas observar el comportamiento de esta.

Palabras Clave: Cinética, cinética de la reacción, ley de velocidad, constante especificada de la velocidad, orden de la reacción.  

1. Introducción:

El estudio de las velocidades de reacción tiene gran importancia tanto desde un punto teórico como practico. A nivel industriales muy importante conocer la velocidad con la cual se lleva a cabo una reacción, pues si es demasiado lenta podría ser poco rentable o si es demasiado es difícil de controlar. La velocidad de una reacción es una medida de la rapidez con la cual los reactivos se trasforman en productos.

En el presente informe se calcula la velocidad de reacción de una reacción utilizando los conceptos estudiados previamente, para esto se emplearon diferentes tipos de cálculos y usando gráficas para entender de una manera más detalla la velocidad de la reacción el orden de esta y como esta cambia a medida que pasa el tiempo.  

2. Marco Teórico:

La cinética química comprende el estudio de las velocidades de ñas reacciones químicas y los mecanismos a través de los cuales proceden dichas reacciones. La velocidad de una reacción es una medida de la rapidez con la cual los reactivos se trasforman en productos por lo tanto el mecanismo de una reacción consiste en conocer de manera detallada a nivel molecular una serie de pasos intermedios por los cuales procede una reacción antes de que los reactivos se hayan trasformado en productos.

Velocidad de reacción: 

Desde el punto de vista químico, el vocablo cinético lo asociamos con la velocidad de una reacción química, la cual es una medida de la rapidez con la cual se consume un reactivo o se forma un producto en un intervalo de tiempo y suele calcularse dividiendo el cambio de la concentración de un reactivo o de un producto en un intervalo de tiempo:

[pic 1]

la concentración de reactivo se mide en molaridad (M) y se simboliza como  siendo el “” que significa “cambio de”. Así,  representa el cambio de concentración del reactivo A y , representa el cambio de tiempo, el tiempo puede estar expresado en segundos, minutos, horas ,años deprendiendo de la duración de la reacción.[pic 2][pic 3][pic 4][pic 5]

[pic 6]

En el caso de los gases se puede expresar la concentración de una reactivo o productos en término de su presión parcial (atm, mm Hg, torr, etcétera).

Velocidad Promedio de una reacción:

La velocidad de una reaccion se determina de manera exprimental, midiendo que tan rapido cambia la concentracion de algun reactivo o producto a medida que trascure el tiempo.  Para aquellas velocidades que ocurren a velociad baja, los cambio de concentracion suelen registrarse directametne analizando pequeñas muestras que se van extrayendo de la mezcla de reaccion a determinados intervalos de tiempo.

Para ilusastrar como se determina la velocidad promedio de una reaccion en funcion de la variacion de la concentracion de un reactivo R o un de un producto P, consideremos la descomposicion de un compuesto impotetico R. supogamos que para esta reaccion se midio a diferentes tiempos la disminucion de la concentracion R y el amumento del a ocncentracion de  de P compuesto impotetico R. supogamos que para esta reaccion se midio a diferentes tiempos la disminucion de la concentracion R y el amumento del a ocncentracion de  de P

La velocidad promedio de la anterior reacción se puede determinar de varias maneras. Por ejemplo:

[pic 8][pic 7]

^[1]Figura 1: variación de la concentración de un reactivo y de un producto en función del tiempo

Ley de Velocidad:

Experimentalmente se ha encontrado que la ley de velocidad que la ley de velocidad o ecuación de velocidad de una reacción depende de la concentración y de la temperatura.

La ley de velocidad es proporcional a la concentración del reactivo elevada a un exponente y se representa de la siguiente manera:

[pic 9]

La velocidad de la reacción depende de las concentraciones tanto de A como de B, sin tener en cuenta los coeficientes de la ecuación balanceada. Por lo general cuando se incrementa la concentración de A y de B la velocidad de la reacción se incrementa de manera proporcional al producto de sus concentraciones elevadas a cada una de ellas a un exponente. La ley de velocidad para una reacción de este tipo viene dada por:

[pic 10]

En general, la proporcionalidad velocidad   se puede convertir en una igualdad introduciendo una constante de proporcionalidad, k, llamada constante especifica de velocidad. La ecuación resultante, se denomina ley de velocidad:[pic 11]

[pic 12]

La constate especifica de velocidad es característica de cada reacción y su valor numérico depende de la temperatura. por lo tanto, si durante una reacción la temperatura se mantiene constante, el valor de k se mantiene constante. Valores alto de k indican que la reacción es rápida; mientras que valores bajos de k indican que a la reacción es lenta.

Orden de la reacción:

 En la ley de velocidad de una reacción el exponente al cual va elevada la concentración de un reactivo se denomina orden de reacción respecto a dicho reactivo y la suma de los exponentes corresponde al orden total de la reacción. Tal exponente puede tomar cualquier valor ya sea cero, un valor negativo, un entero positivo y hasta un fraccionario:

Reacción de Primer Orden

En una reacción tipo , La velocidad de reacción es directamente proporcional a la concentración del reactivo A. esto significa que se duplica a concentración de A, la velocidad se duplica y cuándo la concentración de A se reduce a la mitad la velocidad de este se reduce a la mitad. [pic 14][pic 13]

[pic 15]

Figura 2: Relación lineal para una reacción de primer orden, obtenida al graficar el logaritmo natural de la concentración del reactivo del tiempo.

La observar una gráfica de primer orden siempre la recta será negativa.

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