objetivosDeterminar experimentalmente los parmetros de la ecuacin de velocidad de una reaccin qumica: orden de reaccin, constante de velocidad y energa de activacin.

INTRODUCCION

Las reacciones qumicas requieren intervalos variables de tiempo para ser completadas, de acuerdo a las caractersticas de los reactivos, de los productos y a las condiciones bajo las cuales se llevan a cabo. Muchas reacciones se efectan en segundos, otras pueden necesitar algo ms de tiempo.La cintica qumica es el estudio de las velocidades de reaccin, de cmo cambian las velocidades bajo condiciones variables, y que eventos moleculares se efectan durante la reaccin general. Establece adems una ecuacin llamada ecuacin de velocidad, la cual permite predecir la dependencia de la velocidad de reaccin a partir de las concentraciones de los reactivos.Es de suma importancia para la ingeniera ambiental conocer la velocidad de los distintos procesos qumicos que se llevan a cabo en la naturaleza y como con nuestras actividades podemos acelerar algunos y retrasar otros.

RESUMEN

Para determinar experimentalmente, los parmetros de la ecuacin de velocidad de una reaccin qumica como lo son: orden de reaccin, constante de velocidad y energa de activacin se recurri a un proceso que se divida en dos etapas: en la primera etapa se trabaja con una reaccin Na2S2O3 / HCl donde el volumen de Na2S2O3 permanece constante y en la segunda etapa con la misma reaccin pero ahora el volumen constante es el del HCl. En ambas etapas se trabaj con 5 muestras diferentes a las cuales se les tomo su respectivo tiempo de reaccin. Posteriormente se hizo el calcul de las velocidades de cada reaccin, datos que se encuentran en las tablas 3 y 4 adems se determin la constante de velocidad (K).

DATOSTabla 1. Dosificaciones experimentales, para volmenes de Na2S2O3 constante.Dis.Na2S2O3 (mL)H2O (mL)HCl (mL)TIEMPO (S)

1100558

2101461

3102366

4103269

51041102

Tabla 2. Dosificaciones experimentales, para volmenes de HCl constante.Dis.Na2S2O3 (mL)H2O (mL)HCl (mL)TIEMPO (S)

1250442

2205448

31510472

410154118

55204282

CALCULOS Y RESULTADOS CALCULOS DE ACUERDO A LA TABLA 1Concentracin de la disolucin

Disolucin 1

[HCl] = 3 M constante para cada reaccin

C1V1 = C2V2

= volumen de HCl= concentracin HCl= volumen total en disolucin HCl + Na2S2O3 15 mL para todas las reacciones=concentracin en disolucin

5 mL x 3 M = C2 x 15 mLC2 = 5 mL x 3 M = 1 M15 mLDe manera simultnea, se calcula el resto de concentraciones para la tabla 1, sustituyendo el valor de volumen de HCl, por el indicado en la tabla. De esta manera, se tienen las 5 concentraciones nuevas de la disolucion.Tabla 3. Concentraciones para cada disolucin de la tabla 1Disolucin Concentracin (M)

11

20,8

30,6

40,4

50,2

Reactivo LimiteReaccin general:

HCl

X= 0,3 mol/L HCl

Na2S2O3

Por ser menor la concentracin del Na2S2O comparada con la del HCl, se concluye que el reactivo lmite es el Na2S2O3

Velocidad de reaccinDisolucin 1Ecuacin general:V1= Disolucin 1

V1= 0,15 M = 2, 59 x 10-3 M/s58 s

De manera simultnea, se calcula la velocidad para cada disolucin de la tabla 1, usando la misma concentracin del tiocianato, pero sustituyendo el tiempo, por el valor indicado en la tabla 1. De esta manera, se obtienen las nuevas velocidades para cada caso. Tabla 4. Velocidad calculada para cada disolucin.Disolucin Velocidad (M/s)

V12, 59 x 10-3

V22, 46 x 10-3

V32, 23 x 10-3

V42, 21 x 10-3

V51, 47 x 10-3

CALCULOS DE ACUERDO A LA TABLA 2 Concentracin de la disolucin

Disolucin 1 [Na2S2O3] = 0.15 M constante para cada reaccin

C1V1 = C2V2

= volumen de Na2S2O3= concentracin Na2S2O3= volumen total en disolucin HCl + Na2S2O3 25 mL para todas las reacciones=concentracin en disolucin25 mL x 0,15 M = C2 x 29 mLC2 = 25 mL x 0,15 M = 0,129 M 29 mL

De manera simultnea, se calcula el resto de concentraciones para la tabla 2, sustituyendo el valor de volumen de Na2S2O3 por el indicado en la tabla. De esta manera, se tienen las 5 concentraciones nuevas de la disolucin.Tabla 5. Concentraciones para cada disolucin de la tabla 2

Disolucin Concentracin (M)

10,129

20,103

30,078

40,052

50,026

Reactivo limiteLa reaccin, continua siendo la misma para los clculos de la tabla 1, por lo tanto el reactivo lmite es el Na2S2O3

Velocidad de reaccin Al igual que en los clculos de la tabla 1, se calcula las velocidades para cada disolucin.

V1= V1 = 0,129 M = 3,07 x 10-3 M/ s42 sDe manera simultnea, se calcula la velocidad para cada disolucin de la tabla 2, usando la concentracin de tiocianato indicada en la tabla 5, sustituyendo el tiempo, por el valor indicado en la tabla 2. De esta manera, se obtienen las nuevas velocidades para cada caso.

Tabla 6. Velocidades para cada disolucin Disolucin Velocidad (M/s)

V13,07 x 10-3

V22,15 x 10-3

V31,08 x 10-3

V44,41 x 10-4

V59,22 x 10-5

Valores de n, m y k calculados para los datos de las tablas 1 y 2.

La constante de velocidad (K) est dada por:

V = K [A]m [B] n

Si Se efectan dos medidas de la velocidad inicial, se tiene:

Despejando:

Se toman los valores 1 y 2 de las velocidades y concentraciones de HCl de la tabla 3 y 4.

PREGUNTASa) Que es orden parcial y global de una reaccin.

En una reaccin, el exponente al que se encuentra elevada la concentracin de un reactivo en la ecuacin de velocidad se llama orden parcial respecto a ese reactivo. La suma de los rdenes parciales, esto es, la suma de todos los exponentes de la ecuacin de velocidad, es el orden total de la reaccin.

b) Que se entiende por energa de activacin.Es la energa que necesitan los reactivos para formar el compuesto activado, es decir, la barrera de energa que han de salvar las molculas para que se produzca la reaccin qumica. Si la energa cintica de la molcula no es como mnimo igual a la Ea, no se producir reaccin y las molculas no se vern qumicamente alteradas.

c) Que diferencia existe entre catlisis homognea y heterogenea.

La catlisis homognea tiene lugar cuando los reactivos y el catalizador se encuentran en la misma fase, sea lquida o gaseosa. En la catlisis homognea se tiene un acceso ms fcil al mecanismo de reaccin y por consecuencia se puede dominar mejor el proceso cataltico correspondiente; en cambio la catlisis heterognea se produce si el catalizador se encuentra en una fase diferente a la de los reactivos.