LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA-UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ

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2017-III        GUÍA Nº1

CINÉTICA QUÍMICA

Laboratorio Nº3: Cinética química

LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA-UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ

LABORATORIO Nº3

 CINÉTICA QUÍMICA.

1. OBJETIVOS

• Observar la importancia de la concentración de los reactivos con respecto a la velocidad de una reacción química.

• Determinar la relación entre la concentración y el tiempo de reacción entre el yodato de potasio (KIO3) y el bisulfito de sodio (NaHSO3).

1. PRINCIPIOS TEÓRICOS

CINÉTICA QUÍMICA

La cinética química es una parte de la química netamente experimental, que estudia la rapidez con que transcurren las reacciones químicas o también denominada velocidad de reacción.

VELOCIDAD DE REACCIÓN

La velocidad de una reacción química se conoce como una velocidad de descomposición o desaparición de un reactivo y a su vez como la velocidad de formación de un producto, conforme transcurre la reacción química.

Considérese la siguiente reacción química:

A + 3B        [pic 9]2C[pic 10]

3∆t        2∆t

∆t

= −∆[𝐴] = −∆[𝐵] = ∆[𝐶]

𝑟𝑥𝑛

𝑉

Donde:

• [A], [B] y [C]: Concentración molar; mol/L

Los signos negativos indican que las concentraciones de los reactantes A y B decrecen con el tiempo, y el signo positivo, que la concentración del producto C aumenta con el tiempo. La definición de velocidad nos indica que B se consume (desaparece) 3 veces más rápido que A, mientras C se produce (aparece) 2 veces más rápido que A, a medida que esta última se consume.

LEY DE VELOCIDAD

La expresión matemática que relaciona la velocidad de una reacción con las concentraciones de los reactivos se denomina Ley de Velocidad.

Esta Ley plantea que “la velocidad de una reacción es proporcional a la concentración de los reactantes elevado a ciertos exponentes experimentales”.

Para la reacción anteriormente citada, la Ley de velocidad podemos representarla según:[pic 11]

∆t

𝑟𝑥𝑛

𝑉        = −∆[𝐴] = 𝑘[𝐴]𝑚[𝐵]𝑛

Donde:

−∆[𝑨]

∆𝐭        : Disminución de la concentración de A en función del tiempo, a una[pic 12]

temperatura T determinada.

𝒌        : Constante de velocidad.

𝒎        : Orden del reactante A.

𝒏        : Orden del reactante B.

𝒎 + 𝒏: Orden total de la reacción.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE REACCIÓN

Son las siguientes:

• La concentración

A mayor concentración de los reactivos, mayor será la probabilidad de que se produzcan choques entre sus partículas, es decir cuando aumenta la concentración de los reactivos, aumentará la velocidad de reacción.

↑ ∆[  ] → ↑ ∆𝑉

• La temperatura

Al aumentar la temperatura, el movimiento de las partículas es más rápido por lo cual se producen más choques, además las partículas tienen mayor energía cinética y por tanto los choques son más eficaces, es decir si la temperatura aumenta la velocidad de reacción aumenta.

↑ ∆𝑇 → ↑ ∆𝑉

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• Los catalizadores

Son sustancias que aumentan o disminuyen considerablemente la velocidad de reacción sin interferir en la formación de los productos, estos catalizadores no se consumen durante la reacción química.

REACCIÓN DEL KIO3 Y NaHSO3

Los reaccionantes efectivos son el ion yodato (IO3-) y el ion bisulfito (HSO3-). La reacción puede representarse por la ecuación:

𝐼𝑂−  + 3𝐻𝑆𝑂−  → 𝐼−  + 3𝐻𝑆𝑂−

3        3        4

El yodato no consumido en el paso anterior reacciona con el yoduro para formar yodo, que en presencia de bisulfito es reducido a yoduro.

5𝐼−  + 6𝐻+  + 𝐼𝑂−  → 3𝐼2 + 3𝐻2𝑂

3

𝐼2 + 𝐻𝑆𝑂− + 𝐻2𝑂 → 2𝐼− + 𝑆𝑂2− + 3𝐻+

3        4

El almidón que se usa como indicador de la reacción forma un complejo con el 𝐼2 pero la reacción 𝐼2 → 𝐼−, por acción del bisulfito es más rápida que la de formación del complejo 𝐼2 − almidón y, por lo tanto, se produce 𝐼− hasta que el bisulfito se agota y, en este momento se inicia la formación del complejo de color azul-negro.

1. PARTE EXPERIMENTAL

1. Materiales y reactivos

• Materiales

• 5 Tubos de ensayo grandes 20 mL.
• 5 Tubos de ensayo pequeños 12 mL.

• Gradilla para tubos de ensayo.

• 2 Pipetas 5 mL.
• 1 Propipeta.
• 1 Vaso de precipitado 50 mL.
• 1 bagueta.

• Reactivos

• Solución de Yodato de Potasio (KIO3) 0,1 M.
• Solución de Bisulfito de Sodio (NaHSO3) 0,05 M.
• Solución de Almidón 1 %.
• Ácido sulfúrico 2 M.
• Agua destilada.

1. Procedimiento

1. Efecto de la concentración en la velocidad de reacción.

• Se tiene 5 tubos grandes de ensayo rotulados (a, b, c, d, e).

• Añadir con una pipeta, 5 mL de la solución de yodato de potasio (KIO3) 0,1 M al tubo de ensayo grande rotulado con la letra “a”.

• Luego añadir 4 mL, 3 mL, 2 mL y 1 mL en los tubos de ensayo grandes rotulados restantes b, c, d y e respectivamente y completar con agua destilada hasta 5 mL.

TABLA N° 1: VOLUMENES DE LOS REACTIVOS EN CADA TUBO.

• Añadir 4 gotas de ácido sulfúrico 2 M a los tubos de ensayos grandes que contienen las soluciones de KIO3.

• Añadir 8 gotas de solución de almidón 1 % en cada tubo de ensayo pequeño que contiene 5 mL de la solución NaHSO3, ya medidos y entregados por el asistente.

• Verter las soluciones de los tubos de ensayo pequeños con NaHSO3 a los tubos de ensayo grandes con KIO3. Empiece por el primer par de tubos indicado por el profesor. No olvidar agitar con la bagueta.

• Tomar el tiempo desde el instante en que las soluciones entran encontacto y parar el tiempo en el instante en que aparece una coloración azul y anotar.

1. BIBLIOGRAFÍA

• Brown Theodore L., Química. La ciencia central, 9na ed., 524 – 573. México: Editorial Person Educación, (2004).

• Raymond Chang, Química, 7ma ed., 510 – 534. México: Editorial McGraw-Hill. Interamericana editores S.A, (2002).

• Gilbert W. Castellan, Fisicoquímica, 2da ed., 841 – 884. México: Editorial Addison Wesley iberoamericana S.A, (1987).

• H. Scott Fogler, Elementos de ingeniería de las reacciones químicas, 4ta ed., 80 – 97. México: Editorial Person Educación, (2008).

• Octave Levenspiel, Ingeniería de las reacciones químicas, 3ra ed., 13 – 37. México: Editorial Limusa Wiley, (2004).

REPORTE DE LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA.

PRÁCTICA Nº03-CINÉTICA QUÍMICA.

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