práctica 8. influencia de la temperatura sobre la rapidez de la reacción

8/16/2019 Práctica 8. Influencia de la temperatura sobre la rapidez de la reacción.

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Universidad Nacional Autónoma de

México

Facultad de Química1308. Laoratorio de e!uilirio " cinética

Práctica 8. Influencia de la temperatura sobre

la rapidez de la reacción.

#inética de "odación de la acetona.

Equipo 3

Grupo: 20

ec!a de entre"a: # de ma$o del 20%&

OBJETIVOEstudiar el efecto de la temperatura sobre la rapidez de reacción.

- Determinar la contante de rapidez de reacción a varias temperaturas.- Obtener la energía de activación de reacción y el factor pre-exponencial de la ecuación de

Arrhenius.

1



INTRODUCCIONEsta prctica se relaciona con la prctica anterior! por lo cual es necesario haber comprendido los

conceptos bsicos de esta! adems ser necesario comprender nuevos conceptos y teorías. "ara

empezar tenemos #ue la energía de activación es la energía mínima #ue necesita un sistema antes

de poder iniciar un determinado proceso! suele utilizarse para denominar la energía mínimanecesaria para #ue se produzca una reacción #uímica. Adems de la energía de activación es

necesario #ue ocurran colisiones entre las partículas reaccionantes para #ue obtengamos los

productos! sin embargo solo una cierta fracción de las colisiones causan un cambio #uímico! a estas

se les llama como colisiones exitosas. $as colisiones exitosas tienen la energía suficiente al

momento del impacto para #ue se rompan los enlaces existentes y se formen nuevos enlaces! es

decir para #ue se formen los productos de la reacción. El incrementar la concentración de los

reactivos y aumentar la temperatura lleva a #ue ocurran ms colisiones! aumentando la posibilidad

de #ue se den ms colisiones exitosas. %encionado todo esto &vante Arrhenius adems de observar

#ue la mayoría de reacciones mostraba un mismo tipo de dependencia con la temperatura! relacionó

los conceptos previamente mencionados! lo #ue lo llevo a la siguiente ecuación' ( ) Ae-Ea*+, donde Ay Ea son conocidos como los parmetros de Arrhenius de la reacción A) el factor de frecuencia o

factor pre-exponencial! #ue es la frecuencia con la #ue se producen las colisiones en la mezcla por

unidad de volumen! Ea) energía de activación! el termino e -Ea*+, es la fracción de colisiones con

suficiente energía para reaccionar! esta fracción aumenta cuando , aumenta! debido al signo

negativo #ue aparece en el exponente. ,) temperatura en elvin! +) constante de los gases /0.1234

mol-2 -25 y k ) constante de velocidad.

&in embargo la teoría de Arrhenius no consideraba ciertos mecanismos por lo cual era

necesario formular otra teoría #ue si lo hiciera! esta teoría fue la teoría del estado de transición!

esta tiene como ideas bsicas #ue los comple6os activados estn en un e#uilibrio especial /cuasi-

e#uilibrio5 con las mol7culas del reactivo y #ue los comple6os activados pueden convertirse en

productos lo cual permite a la teoría cin7tica calcular la velocidad de esa conversión. Entonces

teniendo en cuenta lo #ue le faltaba a la ecuación de Arrhenius! se formula la ecuación de Eyring!

tambi7n conocida como ecuación de Eyring-"olanyi #ue es la siguiente'

Dónde' 89: es la energía libre de activación! (; es la constante de ;oltzmann y

h es la constante de "lanc(.

MATERIAL- 2 espectrofotómetro- < celdas espectrofotom7tricas- =n ba>o de agua con control de temperatura- 2 cronómetro- 2 termómetro

2



- 1 vasos de precipitado de ?@ ml- < pipetas de 2@ m$ con propipeta- /<-5 /@.@@<%-@.<%5- BCl @.1<1%- Acetona 2.11 %

TOXICIDADEl yodo es corrosivo! el contacto directo con la piel puede causar lesiones. El vapor de yodo es muy

corrosivo para los o6os.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALAlgoritmo de clculo'

C) @.3<3* ?.< %∧-2 ) @.@F2 %

C) @.3@F* ?.< %∧-2 ) @.@0 %

C) @.11* ?.< %∧-2 ) @.@ %

C) @.1F* ?.< %∧-2 ) @.@1 %

C) @.1?* ?.< %∧-2 ) @.@2 %

C) @.1?2* ?.< %∧-2 ) @.@? %

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C) @.1<3* ?.< %∧-2 ) @.@?3 %

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C) @.<F* ?.< %∧-2 ) @.@?@ %

C) @.<01* ?.< %∧-2 ) @.@3F %

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3



C) @.<?* ?.< %∧-2 ) @.@31 %

C) @.<3<* ?.< %∧-2 ) @.@3@ %

C) @.<1@* ?.< %∧-2 ) @.@10 %

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C) @.21* ?.< %∧-2 ) @.@<F %

C) @.2?@* ?.< %∧-2 ) @.@<? %

C) @.21F* ?.< %∧-2 ) @.@<1 %

C) @.2<3* ?.< %∧-2 ) @.@<@ %

C) @.22<* ?.< %∧-2 ) @.@20 %

C) @.@* ?.< %∧-2 ) @.@2 %

C) @.@0F* ?.< %∧-2 ) @.@23 %

C) @.@F?* ?.< %∧-2 ) @.@2< %

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C) @.@?<* ?.< %∧-2 ) @.@@ %

C) @.@3@* ?.< %∧-2 ) @.@@0 %

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C) @.@<<* ?.< %∧-2 ) @.@@1 %

C) @.@2?* ?.< %∧-2 ) @.@@< %

C) @.@2@* ?.< %∧-2 ) @.@@2 %

C) @.@@F* ?.< %∧-2 ) @.@@2 %

4



C) @.@@* ?.< %∧-2 ) @.@@2 %

C) @.@@?* ?.< %∧-2 ) @.@@2 %

C) @.@@?* ?.< %∧-2 ) @.@@2 %

C) @.@@?* ?.< %∧-2 ) @.@@2 %

,emperatura' << °C ambiente λ) 3@ nm

t (seg) Abs C Ln C 1/C0 @.3<3 @.@F2 -2.230F32? 23.@03?@F

30 @.3@F @.@0 -2.2F32@ 23.F@?00<3

60 @.11 @.@ -2.20@3?@ 2?.2?2?2?<

90 @.1F @.@1 -2.<@@?3? 2?.0F1@2?

120 @.1? @.@2 -2.<23F@2 2.1133<

150 @.1?2 @.@? -2.<<23F 2.32?<?

180 @.11F @.@? -2.<?2022F 2F.0?F23<

5



210 @.1<3 @.@?3 -2.<F@<3 20.?20?20?

240 @.12@ @.@?< -2.<01 2.<1@F<

270 @.<F @.@?@ -2.1@2@1 <@

300 @.<01 @.@3F -2.1<F@<23 <2.<F??F

330 @.<F@ @.@3? -2.13F0F3 <<.<<<<<<<

360 @.<? @.@31 -2.1?12?3 <1.<??023390 @.<3< @.@3@ -2.1F3@@2 <?

220 @.<1@ @.@10 -2.3<@<23 <.12?F0?

250 @.<2 @.@1 -2.331F? <F.FFFFFF0

280 @.2 @.@11 -2.30230@ [email protected]@1@1@1

310 @.20 @.@12 -2.?@01012 1<.<?0@3?

340 @.2FF @.@< -2.?1F@< 13.30<F?0

370 @.21 @.@<F -2.?01<3 1F.@1F@1F

400 @.2?@ @.@<? -2.@<@? 3@

430 @.21F @.@<1 -2.10<F<2 31.3F0<@

460 @.2<3 @.@<@ -2.0F ?@

490 @.22< @.@20 -2.F33F<F3 ??.??????520 @.@ @.@2 -2.F?00@@< <.?

550 @.@0F @.@23 -2.0?10F2 F2.3<0?F23

580 @.@F? @.@2< -2.<@020F? 01.1111111

610 @.@< @.@2@ -< 2@@

640 @.@?< @.@@ -<.@3?F?F3 222.222222

670 @.@3@ @.@@0 -<.@2@@2 2<?

700 @.@12 @.@@? -<.1@2@1 <@@

730 @.@<< @.@@1 -<.?<<0F0F? 111.111111

760 @.@2? @.@@< -<.0F ?@@

790 @.@2@ @.@@2 2@@@

850 @.@@ @.@@2 -1 2@@@

880 @.@@? @.@@2 -1 2@@@

910 @.@@? @.@@2 -1 2@@@

940 @.@@? @.@@2 -1 2@@@

6



0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

-3.5

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

f(x ! - 0.1x - 0.85R" ! 0.86

#$ C %& ')*+,

L$) (

T)*+, (&

#$ C

0 2 4 6 8 1012141618200

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.0/

0.08

f(x ! - 0x 0.0/R" ! 0.

C %& ')*+,

L$) (

T)*+,

C,$)$'$

/



0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200

200

400

600

800

1000

1200

f(x ! 42./5x - 205.34R" ! 0.51

1C %& '

L$) (

T)*+, (&

1C

,emperatura F2° C λ) 3@ nm

t / (seg) Abs C lnC 1/C

45 .@@? .@@@03 -F.@0< [email protected]

90 .@@1 .@@@?@ -F.@@ <@@@

135 .@@< .@@@1? -F.? <0F.23

40 60 80 100 120 1400

0

0

0

0

0

0

0

0

0

f(x ! - 0x 0R" ! 0.5

C %& '

L$) (

')*+, (&

C,$)$'$

8



40 60 80 100 120 140

-8.2

-8

-/.8

-/.6

-/.4

-/.2-/

-6.8

-6.6

f(x ! - 0.01x - 6.6/R" ! 0.

#$ C %& '

L$) (

')*+, (&

C,$)$'$

40 60 80 100 120 1400

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

f(x ! 18.63x 342.53R" ! 1

1C %& '

L$) (

')*+, (&

1C

t / (seg) Abs C lnC 1/ C

0 .1F .@? -<.F2 2?

45 .1 .@0 -<!F@ 23.F90 .13 .@@ -<.F< 2?.2?

135 .11 .@?0 -<.F< 2?.<@



0 50 100 1500.0/

0.0/

0.0/

0.0/

0.0/

0.0/0.0/

0.0/

0.0/

0.0/

f(x ! - 0x 0.0/

R" ! 0.6/

C %& ')*+,

L$) (

')*+, (&

C,$)$'$

10



0 20 40 60 80 100 120 140 16014.85

14.

14.5

15

15.05

15.1

15.15

15.2

15.25

f(x ! 0x 14.6

R" ! 0.8

1C %& ')*+,

L$) (

')*+, (&

1C

0 20 40 60 80 100 120 140 160

-2./3

-2./2

-2./2

-2./1

-2./1

-2./

-2./

-2.6

f(x ! - 0x - 2./1R" ! 0.45

#$C %& ')*+,

#$C

L$) (#$C

')*+, (&

#$ C

11



,abla 1

T (°C) T (K) 1/T K ln K

6 <F.2? 0.0035823

22 <?.2? 0.00338811

70 131.2? 0.0021418

ANLII DE REULTADO.

2.- GDe #u7 orden es la reacciónH

A temperatura ambiente /<<IC5 el orden de la reacción es de orden @! y al incrementar la

temperatura a una mayor a la del ambiente /F@ IC ) [email protected]? (5 el orden de la reacción es de uno.

Esto se sabe por#ue tanto la grfica 2 y la ? tienen me6or coeficiente de correlación en comparación

con las dems grficas.

<.- GCómo cambia la constante de rapidez de reacción con la temperaturaH

A temperatura ambiente /<? IC5! ) -2<.F2

A temperatura ambiente ms 2<.FIC! ) -1.F

$a 8 ) -2<.F2-/-1.F5 ) -.@2 unidades de diferencia. "or lo tanto se calcula #ue -1.F*-2<.F2J2@@)

1@K de variación entre una constante y otra! por lo #ue aumenta la constante de rapidez de la

reacción.

12



1.- GLu7 valor tiene la energía de activaciónH GCules son sus unidadesH

[email protected]? 4*mol

3.- GLu7 valor tiene el factor pre-exponencialH GCules son sus unidadesH

El valor obtenido es 2.F@x2@FF y expresa la frecuencia de las colisiones /es una cantidad a

dimensional5.

CONCLUION.

=na variación en la temperatura! ya sea disminuyendo o aumentndola! es una forma de alterar lavelocidad de reacción entre dos o ms sustancias. En el caso de esta prctica! al aumentar esta

variable! la constante de rapidez aumenta considerablemente a un 1@K! por lo #ue se presenta un

valor alto en la frecuencia de las colisiones presentes en la reacción.

MANEJO DE REIDUO.

"ara la prctica el Mnico residuo formado fue el producto de la reacción de yodo! acetona y cido

clorhídrico! este se depositó en un recipiente para su posterior tratamiento.

BIBLIO7RA9A.

+aymond Chang. Luímica. &exta edición! %c9raN-Bill editorial. %7xico 2! "g. ?@0 a ?<?.

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