Laboratorio 2 cinetica

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FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD

DE LA REACCIÓN QUÍMICA

Evangelio Cacha, Joaquín Andrés (20192258F); Juscamaita Tello, Reyna Solina (20202239I)

Moreno Moreano, Romina Rebeca (20202174D)

Facultad de Ingeniería de Petróleo, Gas Natural y Petroquímica; Universidad Nacional de Ingeniería

Química Analítica, PQ-226A.

jevangelioc@fip.uni.edu.pe, rjuscamaitat@fip.uni.edu.pe; rmorenom@fip.uni.edu.pe 

Resumen. – En este trabajo de laboratorio nos equipamos con los materiales necesarios para proceder a realizar un riguroso análisis de la influencia de la variable de concentración de perdisulfato, temperatura y  catalizador , sustancia que incrementa a gran escala la velocidad de la reacción,  luego con los resultados obtenidos experimentalmente comprobamos la definición teórica de cinética química.

1. Objetivos

• Reconocer la influencia de la concentración de perdisulfato.
• Identificar las características de la reacción de distintas temperaturas.
• Examinar la reacción química con la intervención del catalizador.

1. Introducción    

El estudio de la velocidad y del mecanismo donde la especie química participa en el proceso para transformarse en otra, ya sea total o parcialmente. Consta de una serie de actividades químicas individuales que el reactante consumido realiza generando la reacción observada. Llegar a establecer el mecanismo de una reacción química se emplea técnicas basadas en el concepto teórico de los principios de la cinética química y catálisis. En el diseño de reactores químicos de la industria petroquímica determinar la ecuación de velocidad  es imprescindible, ya que nos provee de información necesaria de que tan rápido se realiza el proceso y como se comportará. Esto definirá si la reacción propuesta es rentable, comparando costos y beneficios durante el análisis de reacción a diferentes situaciones donde se varía la condición de los factores.

1. Marco Teórico:

La cinética química es el estudio de la química que estudia la velocidad una reacción química, de cómo la velocidad de reacción puede controlarse y la ruta o mecanismo por el cual procede una reacción desde los reactivos hasta los productos, las condiciones que la afectan y lo que ocurre a nivel molecular durante la reacción. Los factores que pueden afectar la velocidad de una reacción son:

• La concentración de los reactivos
• La presencia de un catalizador
• La temperatura de reacción
• El área de superficie de reactivos sólidos.

Un catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad de reacción sin consumirse en la reacción total.

La velocidad de una reacción se puede expresar como la cantidad de un producto que se forma o como la cantidad de un reactivo que se consume por unidad de tiempo. Si la cantidad se expresa en términos de molaridad y el tiempo en segundos, la unidad de velocidad de reacción es M/seg. También puede expresarse como el cambio en la concentración de un reactivo o producto en función del tiempo. El cambio en molaridad y en tiempo se indica con el símbolo de modo que la velocidad de reacción se expresa como el aumento de concentración molar de un producto por unidad de tiempo o como la disminución de la concentración molar de un reactivo por unidad de tiempo. El efecto del cambio de concentración de los reactivos en la velocidad de una reacción se encuentra experimentalmente. Se sabe que la velocidad depende de la concentración de ciertos reactivos y del catalizador, si es que hay alguno, y se expresa cuantitativamente por medio de la ley de velocidad La ley de velocidad es la ecuación que relaciona la velocidad de una reacción con la concentración inicial de los reactivos y el catalizador, elevadas a un exponente que se obtiene por experimento.

ENERGÍA DE ACTIVACIÓN

En 1888, el químico sueco Svante Arrhenius sugirió que las moléculas deben poseer una cantidad mínima de energía para reaccionar. Esa energía proviene de la energía cinética de las moléculas que colisionan. La energía cinética sirve para originar las reacciones, pero si las moléculas se mueven muy lento, las moléculas solo rebotarán al chocar con otras moléculas y la reacción no sucede. Para que reaccionen las moléculas, éstas deben tener una energía cinética total que sea igual o mayor que cierto valor mínimo de energía llamado energía de activación (Ea). Una colisión con energía Ea o mayor, consigue que los átomos de las moléculas alcancen el estado de transición. Pero para que se lleve a cabo la reacciones necesario también que las moléculas estén orientadas correctamente. La constante de la rapidez de una reacción (k) depende también de la temperatura ya que la energía cinética depende de ella. La relación entre k y la temperatura está dada por la ecuación de Arrhenius:

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O también expresada en forma de logaritmos neperianos:

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Donde A es el factor de frecuencia de la materia prima con la presión.

1. Procedimiento

Primero vimos el efecto que tiene la concentración de perdisulfato sobre la velocidad de reacción.

Para eso en 10 tubos de ensayo colocamos las cantidades de 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 y 1 mL respectivamente de solución de perdisulfato.

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Fig.1. Tubos de ensayo.

En los últimos 9 tubos complementamos a 10mL con agua destilada.

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Fig.2. Añadiendo agua destilada.

Luego rápidamente agregamos 10mL de la solución KI-almidon-trisulfato y de manera simultánea cronometramos el tiempo hasta que se vea el color azul y repetimos lo mismo para cada tubo de ensayo.

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Fig.3. Mezcla de nuestras soluciones.

Tabla N°1: Tiempo de aparición del color azul según el volumen de perdisulfato.

Luego analizamos el efecto que tiene la temperatura sobre la velocidad de reacción, primero en un tubo de ensayo colocamos 4mL de la solución 0,02M de perdisulfato de potasio y 6mL de agua destilada. En un segundo tubo colocamos KI-almidon-trisulfato. Una vez preparados nuestros tubos los colocamos en un vaso precipitado con agua y hielo.

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