Velocidad de una Reaccion

1. Resumen

En la práctica No. 4  se determinó la velocidad de una reacción de Peróxido de Hidrogeno, jabón y Yoduro de Potasio.

En la primera fase se inició vertiendo Peróxido de Hidrogeno en un tubo de ensayo y se le agrego jabón líquido e inmediatamente se agito con una varilla de agitación. Se pesó el Yoduro de Potasio y se agregó al tubo de ensayo. Se tomó el tiempo de la reacción desde el momento en que se preparó la solución hasta el inicio de la reacción.

El procedimiento anterior se repitió un total de 15 veces con diferentes cantidades de Yoduro de Potasio. Esto permitió determinar la constante de velocidad en función de la variación de la concentración de los reactivos.

Se trabajó a una temperatura de 19 °C y 0.84 atm.

1. Objetivos

2.1 Objetivo General

Determinar el orden de una reacción química y la constante de equilibrio en función de la variación de la concentración de los reactivos.

2.2 Objetivos Específicos

1. Determinar el Orden de la reacción química en función de la concentración de sus reactivos.
2. Determinar la constante de velocidad en función de la variación de los reactivos.

1. Marco Teórico

3.1 Conceptos y generalidades

Cinética Química

Es el área de la química que se ocupa del estudio de la velocidad, o rapidez, con que ocurre una reacción química. La palabra “cinética” sugiere movimiento o cambio y la energía cinética es energía debida al movimiento de un objeto”. En este caso, cinética se refiere a la rapidez de reacción, que es el cambio en la concentración de un reactivo o de un producto con respecto del tiempo (M/s).

Se sabe que cualquier reacción puede representarse a partir de la ecuación general:                                                                               reactivos → productos

Esta ecuación expresa que durante el transcurso de una reacción, los reactivos se consumen mientras se forman los productos. Como resultado, podemos seguir el progreso de una reacción al medir ya sea la disminución en la concentración de los reactivos, o el aumento en la concentración de los productos.

La ley de rapidez

La ley de rapidez  expresa la relación de la rapidez de una reacción con la constante de rapidez y la concentración de los reactivos, elevados a alguna potencia.

Los siguientes puntos resumen el estudio de la ley de rapidez:

1. Las leyes de la rapidez siempre se determinan en forma experimental. A partir de las concentraciones de los reactivos y de la rapidez inicial es posible determinar el orden de una reacción y, por lo tanto, la constante de rapidez de la reacción.

 2. El orden de una reacción siempre se define en términos de las concentraciones de los reactivos (no de los productos).

3. El orden de un reactivo no está relacionado con el coeficiente estequiométrico del reactivo en la reacción global balanceada.

Relación entre la concentración de reactivos y el tiempo

Una reacción de primer orden: Es una reacción cuya rapidez depende de la concentración de un reactivo elevada a la primera potencia. En una reacción de primer orden del tipo

A →producto

Reacciones de segundo orden: Es una reacción cuya rapidez depende de la concentración de uno de los reactivos elevada a la segunda potencia o de la concentración de dos reactivos diferentes, cada uno elevado a la primera potencia.

Reacciones de seudoprimer orden: Si la reacción anterior se lleva a cabo bajo las condiciones en que uno de los reactivos está en gran exceso con respecto al otro, entonces la concentración del reactivo en exceso no cambiará apreciablemente durante el curso de la reacción.

A + B → Producto

Vida media de una reacción

A medida que procede una reacción, la concentración del reactivo o los reactivos disminuye. Otra medición de la rapidez de una reacción, que se relaciona con la concentración y el tiempo, es la vida media, t1 2, que es el tiempo requerido para que la concentración de un reactivo disminuya a la mitad de su valor inicial.

Descomposición del peróxido de hidrogeno

La descomposición del peróxido de hidrógeno  está promovida por la presencia de iones yoduro. La reacción global es  2H2O2(ac) → 2H2O2(l) + O2(g)

Por lo que la reacción es de primer orden tanto en relación con H2O2 como con I2. Puede inferirse que la descomposición de H2O2  no procede en una sola etapa elemental que corresponda a la ecuación global balanceada. Si así fuera, la reacción sería de segundo orden respecto de H2O2 (como resultado de la colisión de dos moléculas de H2O2). Además, el ion I2, que no aparece en la ecuación global, sí lo hace en la expresión de la ley de rapidez.

La reacción del yoduro de hidrógeno

Un mecanismo de reacción  típico es aquel que incluye por lo menos dos etapas elementales, la primera de las cuales es muy rápida, tanto en el sentido de izquierda a derecha de la reacción como en el inverso, comparada con la segunda etapa. Un ejemplo lo constituye la reacción entre hidrógeno molecular y yodo molecular, para producir yoduro de hidrógeno:

H2(g) + I2(g) → 2HI(g)

Catalizador

Es una sustancia que aumenta la rapidez de una reacción mediante la disminución de la energía de activación. Lo hace mediante una trayectoria alternativa de una reacción. El catalizador puede reaccionar para formar un intermediario con el reactivo, pero se regenera en alguna de las etapas subsiguientes, por lo que no se consume en la reacción.

1. Marco metodológico

1. Reactivos, cristalería y equipo

4.1.1 Reactivos

• Peróxido de hidrogeno
• Yoduro de potasio (KI)
• Jabón liquido

1. Cristalería

• 2 Beaker de 50 ml
• 1 pipeta volumétrica
• 15 tubos de ensayo
• 1 varilla de agitación

1. Equipo

• Balanza analítica

4.2 Algoritmo procedimental

Paso 1: Identificar 15 Tubos de Ensayo con el nombre del reactivo a utilizar en este caso Peróxido de Hidrógeno y enumerarlos del 1 al 15 según el número de corrida.

Paso 2: Medir 10 ml de Peróxido de Hidrógeno con una pipeta volumétrica y colocarlos en un tubo de ensayo (previamente identificados). Realizar este procedimiento 15 veces.

Paso 3: Agregar un poco de jabón líquido a cada tubo de ensayo y agitar.

Paso 4: Colocar en una Balanza Analítica un pedazo de papel y tarar, después se debe pesar las diferentes cantidades en gramos de Yoduro de Potasio (K I).

Paso 5: Agregar la cantidad de Yoduro de Potasio correspondiente a cada uno de los 15 tubos de ensayo que contienen 10 ml de Peróxido de Hidrógeno preparados anteriormente.

Paso 6: Con un cronometro se debe tomar el tiempo desde que se agrega el Yoduro de Potasio hasta el momento en que comienza la reacción.

1.  Diagrama de flujo

4.3.1 Velocidad de una reacción química

[pic 1]

[pic 2]

[pic 3]

[pic 4]

1. Resultados

5.1 Orden de reacción química

Grafica 1: Determinación de orden de reacción
[pic 5]

5.2 Constante de velocidad de la reacción química por medio del método grafico

Grafica 2: Determinación de orden de reacción

[pic 6]    Fuente: Elaboración propia

M = - 0.393

1. Interpretación de resultados

La molécula del agua oxigenada es polar y está formada por 2 átomos de hidrógeno y 2 de oxígeno, pero tiene propiedades diferentes a la del agua, de hecho es un potente agente oxidante. Es relativamente estable a temperatura ambiente, pero se descompone con facilidad en oxígeno y agua por calentamiento y por exposición a la luz solar, además, numerosas sustancias actúan como catalizadores de su descomposición. La descomposición del agua oxigenada en el momento de la práctica se realizó con yoduro de potasio como catalizador y con un poco de jabón en polvo para poner a mayor evidencia el desprendimiento de oxígeno. Al añadir el yoduro de potasio actuó de catalizador y apareció gran cantidad de espuma que crece, esto se produjo porque el oxígeno molecular es más liviano que el aire que lo rodea.

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