Lab Cinetica Quimica

CINÉTICA QUÍMICA

Objetivos

En esta práctica se estudiará, de forma cuantitativa, la influencia de la temperatura, las concentraciones de los reactivos y la presencia de un catalizador sobre la velocidad de una reacción redox: permanganato más oxalato en medio ácido

MnO4- + C2O42- + H+  Mn2+ + CO2 + H2O

Fundamento

La Cinética Química estudia dos aspectos de una reacción química: la velocidad de la reacción que mide la variación de la concentración de reactivos y productos con el tiempo, y el mecanismo de la reacción para pasar de reactivos a productos.

En esta práctica vamos a tratar el primer aspecto referido a la velocidad. La velocidad de una reacción se expresa en términos de la concentración de uno de los reactivos o productos que intervienen en la reacción. La velocidad se define como la disminución de la concentración de un reactivo con el tiempo o el aumento de la concentración de un producto con el tiempo y siempre se define como una magnitud positiva y con unidades de concentración dividido por tiempo (M/s).

Las reacciones químicas pueden tener lugar de forma más o menos rápida, es decir, la variación del número de moles de sustancias reaccionantes que se transforman por unidad de tiempo puede ser mayor o menor. La velocidad de reacción de una reacción química depende, principalmente, de :

- La naturaleza de las sustancias que reaccionan

- La concentración de dichas sustancias

- La temperatura

- La acción de catalizadores

En general puede decirse que la velocidad de una reacción aumenta al elevar la temperatura (como valor medio pode¬mos decir que un aumento de 10ºC en la temperatura duplica la velocidad de la reacción), debido a que un aumento de temperatura incrementa la energía media y la velocidad de las moléculas reac¬cionantes, aumentando el número de choques entre ellas y el número de moléculas que alcanza o supera la energía de activación, necesario para que el choque entre ellas sea eficaz.

Análogamente un aumento en la concentración de las especies reaccionantes aumentará el número de choques entre ellas por unidad de tiempo y, por tanto, aumentará la velocidad de la reacción.

Los catalizadores, al disminuir la energía de activación, hacen que un mayor número de moléculas sean capaces de superar dicha energía y, por tanto, reaccionar.

La ley de velocidad de la reacción de define como la expresión de la velocidad de reacción en función de la concentración de cada una de las sustancias que influyen en ella (reactivos y productos). Esta ley se debe determinar experimentalmente y no tiene por qué coincidir con la relación de la ecuación estequiométrica de la reacción.

Esta ley se expresa habitualmente por medio de una ecuación en la que aparece una constante, denominada constante de velocidad (k), multiplicada por la concentración de algunas especies elevadas a un exponente, llamado orden. La constante de velocidad depende de la temperatura, de la presión y de la naturaleza de los reactivos y productos.

Así, para la reacción: A + B  productos, la velocidad media de la reacción directa puede darse como

v = -[A]/t ó v =-[B]/t,

y la velocidad instantánea será:

v = - d[A]/dt = –d[B]/dt = k [A]m [B]n

La velocidad de desaparición de cualquiera de los reactivos es proporcional a las concentraciones de ambos, por tanto la velocidad será máxima al comenzar la reacción e irá disminuyendo conforme vayan desapareciendo moléculas de los reactivos. Asimismo, al aumentar la concentración, de uno o ambos reactivos, aumenta la velocidad de la reacción.

k es la constante de proporcionalidad y recibe el nombre de constante de velocidad o velocidad específica de esta reacción. El valor de k es tanto mayor cuanto más alta sea la temperatura.

Los exponentes m y n se denominan orden de la reacción res¬pec¬to a los reactivos A y B, respectivamente. Así una reacción dada puede ser de orden cero, primer orden, segundo orden, etc. respecto a cada uno de los reactivos que intervienen en ella. Se denomina orden total de la

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