Práctica #7.: Cinética química: factores que afectan la velocidad de una reacción de biología

Práctica #7.: Cinética química: factores que afectan la velocidad de una reacción de biología.[pic 1]

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CIUDAD JUÁREZ – INSTITUTO DE CIENCIAS BIOMÉDICAS

Licenciatura en Química – Laboratorio de Fisicoquímica II.        

M.I. Claudia Avitia Armendariz.

  Elena Venegas Rodríguez 154771.

Grupo B-L1

Palabras clave: reacción, cinética química, velocidad.[pic 2]

Resumen:

La cinética química es el estudio de la rapidez de una reacción y como las variables tales como la temperatura, la naturaleza del reactivo, la presencia de un catalizador, la concentración de los reactivos y el área de superficie de los reactivos afectan su rapidez. En esta práctica se observaron los factores que afectan la velocidad de las reacciones químicas y cómo ésta es afectada. Para la realización de esta práctica se llenaron tubos de ensayo con diferentes ácidos (H2SO3 a 3M, HCl a 6M, CH3COOH a 6M y H3PO4 a 6M) y se les introdujo una tira de magnesio a cada uno y se encontró que el ácido con el cual reacciono más rápido el magnesio fue el H2SO4 y el más lento fue el H3PO4, posteriormente a tres tubos de ensayo con HCl 6M se les agregaron 3 diferentes metales (zinc, cobre y magnesio) siendo el magnesio el que reacciono más rápido. En la segunda parte se agregó un catalizador a una solución de H2O2, en la tercera parte para producir H2O. En la tercera parte se determinó la velocidad de reacción de diferentes concentraciones de HCl (6M, 4M, 3M y 1M) con Magnesio, siendo la reacción con HCl 1M la más lenta. Finalmente, para la cuarta parte se identificó el efecto de la temperatura con agua y una pastilla efervescente a 25°C, 50°C y 100°C, siendo la muestra con mayor temperatura la de mayor velocidad.

Introducción:

La cinética química es el estudio de la rapidez de una reacción y cómo cambia dependiendo de las variables (Atkins, 2006). Esta, puede ser afectada por diferentes factores tales como la naturaleza del reactivo, la temperatura del sistema, la presencia de un catalizador, la concentración de reactivos y/o la superficie de los reactivos.

La naturaleza el reactivo puede afectar la cinética química debido a que el estado en el que se encuentre el reactivo influye en la manera en la que chocan las partículas (Portland, P.S., 2017). Por ello, si el reactivo se encuentra en estado sólido la colisión será más lenta, mientras que si se encuentra en estado gaseoso o liquido esa será más rápida. La temperatura del sistema es directamente proporcional a la velocidad, si se aumenta la temperatura aumentara la velocidad y viceversa. Es necesario que una reacción se lleve a cabo a una temperatura constante ya que un aumento de 10°C duplica la velocidad con la que colisionan las partículas (Atkins, 2006). Un catalizador quimico aumenta la velocidad de una reacción, sin embargo, su presencia no altera la constante de equilibrio pero hace crecer la velocidad con la que se alcanza (Avery, 1982).

Si los reactivos están en disolución o son gases en un sistema cerrado, al aumentar su concentración más alta será su velocidad ya que al haber más partículas en un mismo espacio aumentara el número de colisiones, es por ello que la concentración de los reactivos es un factor que afecta la velocidad de una reacción (Avery, 1982). El área de superficie de los reactivos afecta la velocidad de reacción debido a que entre más grande sea el área de superficie expuesta del reactivo, mayor será su velocidad de reacción. Las reacciones que se encuentran en estado sólido tardan más que las que se encuentran divididas en la superficie, si en una reacción interactúan reactivos de distintas fases su área de contacto es menor y por tanto también su rapidez (Instituto Tecnológico Geomineo de España, 1991).

El objetivo de esta práctica es observar varios factores que afectan lo que ocurre en reacciones químicas.

Metodología:

Primera parte:

Para la realización de la primera parte del experimento se llenaron 4 tubos de ensayo hasta la mitad de su capacidad con H2SO4 3M en el primer tubo, HCl 6M en el segundo tubo, CH3COOH 6M en el tercer tubo y H3PO4 6M en el cuarto tubo. En cada uno de los tubos se introdujo una tira de magnesio de 1cm de largo en cada tubo y se compararon sus velocidades de reacción.

Posteriormente, se llenaron 3 tubos de ensayo hasta la mitad de su capacidad con HCl 6M y se introdujo en cada uno 1cm de zinc, magnesio y cobre en cada tubo para la comparación de velocidad de reacción de distintos metales.

Segunda parte:

Se colocaron 2ml de H2O2 al 3% en un tubo de ensayo y se le agregaron 2 cristales de MnO2 para observar la velocidad de reacción con un catalizador.

Tercera parte:

En 4 tubos de ensayo se colocó 1 ml de HCl 6M, 4M. 3M y 1M respectivamente. Posteriormente se tomaron 4 tiras de Magnesio de 1 cm y se determinaron sus masas. Se calcularon el número de moles de Magnesio en cada tira y se agregaron individualmente a cada tubo de ensayo registrando el tiempo que tardó en desaparecer cada tira.

Cuarta parte:

Se llenaron 3 vasos de precipitados con 150 ml cada uno a temperaturas de 25°C, 50°C y 100°C respectivamente. A cada uno se le colocó un pedazo de pastilla efervescente Alka-Seltzer de aproximadamente 3.30 g cada una y se registró el tiempo que tardó en reaccionar cada vaso.

Resultados:

Parte 1

Tabla 1. Naturaleza de reactivos.

H2SO4 + 2Mg → Mg2SO4 + H2 

2HCl + Mg → MgCl2 + H2

2CH3COOH + 2Mg → 2Mg(CH3COO) + H2

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