ESTUDIO CINÉTICO DE LA DESCOMPOSICIÓN DEL PERÓXIDO DE HIDRÓGENO MEDIANTE CATÁLISIS HETEROGÉNEA Y HOMOGÉNEA

INFORME PRÁCTICA 2

ESTUDIO CINÉTICO DE LA DESCOMPOSICIÓN DEL PERÓXIDO DE HIDRÓGENO MEDIANTE CATÁLISIS HETEROGÉNEA Y HOMOGÉNEA

C. Yuliana Gil, Edwin S. Correa, Farley S. Vanegas

Noviembre 10 de 2016

Resumen.

Palabras claves:

1. OBJETIVOS.

Se plantea el logro de los siguientes objetivos como resultado de la práctica.

Objetivo general.

Determinar los parámetros cinéticos de una reacción catalítica heterogénea.

Objetivos específicos.

Unidad 4.

• Utilizar los conceptos de la cinética química y las técnicas de correlación de datos experimentales, para determinar expresiones de velocidad de reacción, identificar los factores que las afectan y establecer ecuaciones de velocidad de reacción empíricas.
• Relacionar los parámetros cinéticos de un sistema químico, con los fenómenos observados en el laboratorio.

Unidad 6.2

• Establecer las ecuaciones de diseño de reactores catalíticos heterogéneos de lecho fijo.
• Analizar e interpretar los aspectos de cinética química propios de las reacciones catalíticas heterogéneas.
• Conocer las características generales de los procesos catalíticos heterogéneos.

1. INTRODUCCIÓN.

La materia de estudio de la cinética química son los procesos de transformación de reactivos en productos. Contra esto se podría decir que la química analítica, sintética y la termodinámica también estudian las reacciones químicas, pero debe notarse que cada disciplina estudia un aspecto distinto de la reacción. La química sintética la considera como un método para la preparación de distintos compuestos químicos, la química analítica usa las reacciones para identificar para lograr la identificación de compuestos y la termodinámica estudia los equilibrios químicos como una fuente de trabajo y calor. La cinética tiene también su acercamiento a un punto específico de la reacción pues estudia la transformación química como un proceso que ocurre en el tiempo de acuerdo con un mecanismo. La cinética química estudia entonces las velocidades de reacción, los cambios en la velocidad con el desarrollo del proceso, y su interrelación con la concentración de los reactivos, las condiciones del medio y las fases presentes. Así mismo, esta área permite analizar métodos para controlar el proceso químico, tales como el uso de iniciadores, promotores, inhibidores y catalizadores. [1]

En la práctica de laboratorio realizada se analizaron diferentes experimentos haciendo uso de catálisis homogénea y heterogénea para obtener y analizar expresiones de la velocidad de reacción para la descomposición de peróxido de hidrógeno H2O2. En la catálisis homogénea tanto el catalizador como los reactivos se encuentran en la misma fase, ésta técnica se basa en el uso de complejos de metales solubles y de sales de metales solubles que son aplicadas para la síntesis de productos químicos con diferentes grupos funcionales y con alta selectividad y actividad en las condiciones de la reacción. Por su parte en la catálisis heterogénea catalizador y reactivos se encuentran en distintas fase y la reacción se da como producto de fenómenos superficiales. [2]. En esta práctica se usa KI para la catálisis homogénea y virutas de cobre para la heterogenea.

1. CÁLCULOS.

3.1 Comparación gráfica de la variación en la concentración de H2O2 para cada experimento.

Para realizar este cálculo partimos de la reacción de descomposición de peróxido de hidrógeno (H2O2) líquido, el cual produce agua líquida y oxígeno () gaseoso.[pic 3]

[pic 4]

Se realizaron mediciones del volumen de oxigeno presente en el eudiómetro a medida que se desarrollaba la reacción, para conocer la cantidad de oxígeno producido y por estequiometría conocer la concentración de , se asumió comportamiento de gas ideal.[pic 5]

La presión del oxígeno () en el eudiómetro se calcula con la .[pic 6][pic 7]

[pic 8]

Donde:

• , corresponde a la presión hidrostática que se calcula con la [pic 9][pic 10]
• , es la presión atmosférica en Medellín (0.84 atm).[pic 11]
• , corresponde a la presión de vapor del agua, obtenida con la Ecuación de Antoine .[pic 12][pic 13]
•  es la presión del aire que había inicialmente en el Erlenmeyer que se calcula con la Ec. (5)[pic 14]

[pic 15]

Con  [pic 16]

[pic 17]

Con [3][pic 18]

[pic 19]

Donde  es el volumen inicial de aire en el eudiómetro.[pic 20]

[pic 21]

La altura de la columna de agua se obtiene con la Ec. 6, considerando que el eudiómetro permite que la cifra medida corresponda a cm3 o a cm.

[pic 22]

Donde

•  es la altura desplazada en el eudiómetro en un tiempo .[pic 23][pic 24]

Para determinar las moles de oxígeno presentes en el eudiómetro en el tiempo  (), se utiliza la Ec. 7 considerando que es un gas ideal.[pic 25][pic 26]

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