cinética de las reacciones químicas-determinación del orden de reacción respecto al catalizador
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Instituto Politécnico NacionalEscuela Nacional de Ciencias Biológicas
Laboratorio de Fisicoquímica IICinética de las reacciones químicas-
Determinación del orden de reacción respecto al catalizador.
3IV1
CINÉTICA QUÍMICA Es el estudio de las velocidades de las reacciones químicas y de los mecanismos mediante los que tienen lugar.
VELOCIDAD DE REACCIÓN
Naturaleza y concentración de
reactantes
Estado físico de los
reactivos Presencia de catalizadores
Cuantifica rapidez de una reacción.
Temperatura
Para la reacción: aA + bB cC
La dependencia entre la velocidad de reacción y la concentración está determinada por:
V=KCAn1CB
n2
ORDEN DE REACCIÓN
Número positivo que describe la forma en que la velocidad depende de la concentración. Sólo se obtiene de manera experimental.
¿Por qué determínanos el orden de una reacción?
El orden de reacción no define un mecanismo pero puede sugerir algunas veces uno y nos puede ayudar a elegir en entre 2 mecanismos alternativos.
ENERGÍA DE ACTIVACIÓN
Energía mínima necesaria para que se produzca una reacción química.Obstáculo energético para una reacción, cuya magnitud determina la velocidad de reacción.
Dependencia entre velocidad de reacción y energia de activacion la expresa la Ecuación de
Arrhenius.
CATÁLISIS. Catalizador: Acelera una reacción química sin cambiar su magnitud.Se recobra inalterado químicamente entre los productos finales de la reacción.No son afectadas ΔG, ΔH y ΔS.
Ejemplo: Para la descomposición del H2O2
No catalizada la Ea= 71 -75 Jk/molCatalizada por platino la Ea= 46 – 50 Jk/molCatalizada por enzima catalasa la Ea= 21 – 25 KJ/mol
DATOS EXPERIMENTALES. De acuerdo a la ecuación:
Dónde:
Vf= volumen total desprendido al final de la reacción.
Vo= volumen inicial al inyectar la solución de peróxido de hidrogeno.
Vt= volumen aun tiempo t.
Tiempo (s) Vt Vf -Vt In
0 0 24 1.000 0.000
20 9 15 1.600 0.470
56 10 14 1.714 0.539
82 11 13 1.846 0.613
108 12 12 2.000 0.693
132 13 11 2.182 0.780
159 14 10 2.400 0.875
188 15 9 2.667 0.981
219 16 8 3.000 1.099
248 17 7 3.429 1.232
279 18 6 4.000 1.386
313 19 5 4.800 1.569
346 20 4 6.000 1.792
389 21 3 8.000 2.079
423 22 2 12.000 2.485
467 23 1 24.000 3.178
516 24 0 ---- ----
Tiempo vt vf – vt
0 16.5 16.5 1.0 0
18 20.3 12.7 1.30 0.26
45 21.5 11.5 1.43 0.36
94 23.0 10.0 1.65 0.5
131 24.0 9.0 1.83 0.6
176 25.0 8.0 2.06 0.72
217 26.0 7.0 2.36 0.86
278 27.0 6.0 2.75 1.01
321 28.0 5.0 3.3 1.19
386 29.0 4.0 4.12 1.41
481 30.0 3.0 5.5 1.7
605 31.0 2.0 8.25 2.11
797 32.0 1.0 16.5 2.8
1452 33.0 0 - -
Tabla 1. Datos obtenidos a 27◦C Tabla 2. Datos obtenidos a 34◦C
Tiempo vt vf – vt
0 4.8 12 1.0 0
11.19 5.8 11 1.09 0.0861
18.39 6.8 10 1.20 0.1823
17.95 7.8 9 1.33 0.2851
16.04 8.8 8 1.5 0.4054
16.92 9.8 7 1.71 0.5364
21.17 10.8 6 2.0 0.6931
26.19 11.8 5 2.4 0.8754
26.82 12.8 4 3.0 1.0986
31.98 13.8 3 4.0 1.3862
41.75 14.8 2 6.0 1.7917
47.16 15.8 1 12.0 2.4849
Tabla 3. Datos obtenidos a 38◦C
De acuerdo a la ecuación y por regresión lineal se calcularon las constantes de velocidad de reacción (k) a las distintas temperaturas.
Temperatura (C) K (s-1)
27 0.0055 34 0.003338 0.0557
T (C) T (K) 1/T (k-1) k ln k
27 300 3.33 x10-3 0.0055 -5.2
34 307 3.25x10-3 0.0033 -5.7
38 311 3.21x10-3 0.0557 -2.8
Utilizando la ecuación de Arrhenius
Y mediante regresión lineal, se calculó la energía de activación para esta reacción.
𝑙𝑛𝑘=− 𝐸𝑎𝑅1𝑇 +𝑙𝑛𝐴
Determinación del orden de reacción respecto al
catalizador (I-).
Colocar en equipo de cinética con 1
mL de KI de diferentes
concentraciones
• Introducir al tubo la mosca
• Concentraciones: 0.1M, 0.3M, 0.4M Y 0.5M,
Tomar una alícuota de 1mL
de H2O2
• Inyectar el agua oxigenada
Mantener siempre el nivel del liquido del tubo nivelador
Desarrollo experimental
Equipo montado
Datos obtenidos
La ecuación para la velocidad de la reacción cuando la concentración de H2O2 se considera constante, se expresa:
vo= k2CIX
Y expresando logarítmicamente:
logvo= logk2 + xlogCI
Se obtiene una línea recta cuya pendiente es numéricamente igual al orden de la reacción con respecto al catalizador.