Laboratorio Cinética

[pic 1]

Laboratorio Cinética

[pic 2]

Índice

Introducción...............................................................................................Pag. 3  

Objetivos:  

        -Objetivos Generales..........................................................................Pag. 3

        -Objetivos Específicos.......................................................................Pag. 3

Marco Teórico...................................................................................... Pag. 4 - 6

Materiales...................................................................................................Pag. 7

Procedimiento Experimental......................................................................Pag. 7

Análisis Gráfico..................................................................................Pag. 8 - 10

Obsevaciones Generales...........................................................................Pag. 11

Obsevaciones Específicas.................................................................Pag. 11 - 12

Discusión de los resultados......................................................................Pag. 12

Cuestionario.....................................................................................Pag. 12 – 14

Conclusión................................................................................................Pag. 15

Linkográfia...............................................................................................Pag. 15

Introducción.

     El desarrollo de este texto dará a conocer los análisis experimentales sobre la cinética química, mostrando los factores que afectan la velocidad de reacción; en este caso, la importancia de la concentración, la temperatura y de los catalizadores, describiendo sus variables y contrastando la teoría con el resultado experimental para establecer una discusión.

     La cinética química es el área de esta ciencia que estudia la rapidez con que se ejecutan las reacciones químicas, esta variable representa la evolución de la concentración de producto o reactante, además, dado que es una rapidez, tenemos que el tiempo es inversamente proporcional a esta, por ende, analizamos la variación de concentración respecto al tiempo transcurrido.

     Para explicar la ocurrencia de las reacciones químicas de forma gradual y no instantánea, recurrimos a la teoría de las colisiones, la cual plantea que para que se genere el producto, primeramente, los reactantes deben generar choques elásticos efectivos con una energía tal que esta colisión rompa los enlaces moleculares para que luego, de forma independiente se genere el producto.

     Dada las anteriores explicaciones, podemos conjeturar de forma abreviada (Se desarrollará en marco teórico) la importancia de la concentración, temperatura y catálisis en el desarrollo de una reacción; la primera ocurre ya que como fue mencionado la velocidad de reacción es directamente proporcional a la concentración, en el segundo caso la temperatura aumenta la energía cinética de las partículas lo que conlleva un aumento en los choques efectivos y por ultimo los catalizadores disminuyen la energía necesaria para el rompimiento de enlaces.

     En las siguientes paginas se plantearán los objetivos, las observaciones y sus respectivos análisis, y la discusión planteada en el contraste teórico y experimental.

Objetivo General.

• Aprender como los factores explicados en la introducción afectan en la velocidad de una reacción para poder comprender la finalidad de la cinética

Objetivos Específicos.

• Demostrar la relación entre la concentración y la reacción química.
• Determinar de que manera incide la temperatura en la velocidad de reacción.
• Identificar el efecto de la adición de catalizadores en la reacción

Marco Teórico.

     En la introducción de menciono brevemente la importancia de la teoría de las colisiones en una reacción, la cual permite el reordenamiento de electrones y átomos permitiendo formar sustancias nuevas, variadas reacciones tienen baja velocidad, es decir el número de choques elásticos efectivos es menor, se planteo que para cada reacción existe una energía mínima para que lo anterior ocurra, llamada energía de activación (Ea)

Dada una reacción   se puede graficar la energía de activación como:[pic 3]

[pic 4]

     El efecto del catalizador se puede explicar dada la energía de activación, estos catalizadores no son consumidos en la reacción, existen de dos tipos, aquellos que generan catálisis, es decir, aumentan la velocidad de reacción disminuyendo la energía de activación, y otros catalizadores con el efecto contrario, es decir, aumentando la energía de activación denominados inhibidores. Un ejemplo claro de catalizadores, son los biológicos, las enzimas crean en su sitio activo un complejo sustrato-enzimático aumentando la velocidad de reacción, necesitando de un control homeostático para su funcionamiento, es decir la mantención de la concentración de protones libres y rango de temperatura adecuado.

     El siguiente grafico (izquierda) muestra la relación entre la energía de activación y la presencia de catalizador, y la figura dos el avance de una remoción en una reacción:

[pic 5][pic 6]

     Mientras la reacción se lleva acabo, cuando se está pasando la energía de activación, resulta una especie transitoria, inestable, llamado complejo inactivo, esto es la Teoría del Estado de Transición.

[pic 7][pic 8]

     Como se ha mencionado con anterioridad, la velocidad de reacción es directamente proporcional a la concentración de un reactante o producto [X]

Para la reacción aA +  bB            cC  + dD la velocidad de reacción es proporcional a la concentración de los reactantes:[pic 9]

[pic 10]

     Donde K: Constante específica para una reacción bajo condiciones determinadas, cada reacción tiene un valor especifico para K; la suma de m + n entrega el orden de reacción global, los valores de m y n deben ser determinados experimentalmente.

     La anterior ecuación planteada es la conocida Ley de Velocidad, que da a conocer la importancia de la concentración en el desarrollo de la velocidad.

     El siguiente grafico muestra como cambia la velocidad de reacción respecto a la concentración del sustrato, mostrando el punto de saturación donde se alcanza la máxima velocidad.

[pic 11]

     En las anteriores paginas se vio como la concentración y los catalizadores afectan el transcurso de la reacción, en ultima instancia, no se debe tomar como superfluo la Temperatura, la temperatura se define como una magnitud física que relaciona la energía interna de las partículas de acuerdo al movimiento interno, es decir, la energía cinética de las partículas, cuantifica la actividad de las moléculas; por ende, a mayor temperatura, aumenta la energía interna, ocurriendo dos sucesos, primeramente el sistema adquiere mas energía y por ende se disminuye la energía de activación, y por otro lado, la energía interna se manifiesta en el movimiento de las partículas reactantes, lo que aumenta los choques efectivos.

     Para comprender de mejor forma la importancia de la temperatura se debe conocer la ecuación Arrhenius, la que relaciona el valor K de la ley de velocidad con la temperatura:

[pic 12]

Donde: -R= Constante de los gases

             -T= Temperatura absoluta

             -A= Factor pre-exponencial o de frecuencia

     Con lo anterior, el siguiente grafico muestra la relación entre la temperatura y la velocidad de reacción respecto a K, si K aumenta, la velocidad también lo hace dado que son directamente proporcionales:

[pic 13]

Materiales.

Reactivos: -A: tres gramos de  en un litro de agua destilada[pic 14]

                  -B: Almidón más 2.94 gramos de  y 5 ml de  a 6 M.[pic 15][pic 16]

Elementos: -Tubos de ensayo

                   -Cronometro

                   -Pipeta

                   -Termómetro    

Otros: -Agua destilada, con hielo y caliente

           -Catalizador [pic 17]

Procedimiento experimental.

1. Estudio de la dependencia de la concentración: Se repartieron los reactantes A y B en 10 tubos de ensayo rotulados según las indicaciones de la guía, con las proporciones indicadas, mezclando con agua para formarlas soluciones A y B, luego se mezclan correlativamente las parejas de soluciones de igual concentración, tomando el tiempo transcurrido, vaciando siempre la solución de B sobre la de A.

1. Estudio de la influencia de la temperatura: Se prepara nuevamente la cuarta pareja de soluciones del primer experimento dos veces; en una se utilizo agua caliente, se midió su temperatura y luego se sumergio en un baño por tres minutos, y por último se mezclaron las soluciones midiendo el tiempo de reacción; de la misma forma se realizó lo anterior con agua helada.

1. Estudio de la influencia de un catalizador: Se prepararon nuevamente la cuarta solución y se le agrego a A dos gotas del catalizador antes de realizar la mezcla, luego esta se realizo y se midió el tiempo.

Análisis Gráfico.

1. Experimentación 4.1:

[pic 18]

1. Experimentación 4.2:

...