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Ley de velocidad y energía de activacion de una reacción quimica - laboratorio reactivosLaboratorio de cinética química y biológica La expresión de la ley de velocidad es aquella ecuación que relaciona la velocidad de una reacción con las concentraciones de reactivos y las constantes de velocidad específica V=k El aumento de la concentración de los reactivos hace más probable el choque entre dos moléculas de los reactivos, con lo que aumenta la probabilidad de que entre estos reactivos se dé la reacción. En el caso de reacciones en estadogaseoso el aumento de la concentración de los reactivos se logra aumentando la presión, con lo que disminuye el volumen. Si la reacción se lleva a cabo en disolución, para cambiar la concentración, lo que se hace es variar la relación entre el soluto y el disolvente. MATERIALES 2 pipetas 5 y 10 ml 10 microtubos Mechero, soporte,anillo y tela de asbesto Baño maria Hielo en cubitos Cronometro Termómetro reactivos KI: llamado yoduro de potasio, es una sal cristalina de fórmula KI, contiene un PM de 166 g/mol, densidad de 3130 kg/m3, punto de fusión de 680°C, punto de ebullición de 1327°C y una solubilidad en agua de 128 g/100 ml de agua. Se porta KBrO3: El bromato de potasio es un sal iónica que está formada por los iones bromato y potasio y tiene el aspecto de cristales o polvo de color blanco. Su peso molecular es de 167 g/mol, tiene una densidad de 3270 kg/m3, punto de fusión de 350°C, punto de ebullición de 370°C, su solubilidad en agua es de 6.91 g/100 ml (20°C) o 13.3 gr/100 ml (40°C), además de ques ligeramente soluble en alcohol e insoluble en acetona. ALMIDÓN: un polisacárido de reserva energética predominante en las plantas, constituido por la unión de grandes cantidades de monómeros de glucosa.El almidón se encuentra en los amiloplastos de las células vegetales, sobre todo en las semillas, las raíces y los tallos, incluidos los tubérculos. También aparece en algunos protoctistas. Está formado por dos compuestos de diferente estructura Amilosa: Está formada por α-D-glucopiranosas (normalmente de 300 a 3000 unidades de glucosa) mediante enlaces α-(1 4) en una cadena sin ramificar, o muy escasamente ramificada mediante enlaces α-(1 6) . Esta cadena adopta una disposición helicoidal y tiene seis monómeros por cada vuelta de hélice. Suele constituir Amilopectina: Constituye el 70-75 % restante. También está formada por α-D-glucopiranosas, aunque en este caso conforma una cadena altamente ramificada en la que hay uniones α-(1 4), Na2S2O3: conocido HCL : conocido H2O destilada: es aquella cuya composición se basa en la unidad de moléculas de H2O. Es aquella a la que se le han eliminado las impurezas e iones mediante destilación. La destilación es un método en desuso para la producción de agua pura a nivel industrial. Esta consiste en separar los componentes líquidos de una mezcla. I.DETERMINACION DE LA LEY DE VELOCIDAD Y DE LA CONSTANTE DE VELOCIDAD PROCEDIMIENTO Y OBSERVACIONES: 1. Primeramente se prepararon 10 microtubos a temperatura ambiente con las siguientes concentraciones: PRIMERAS MUESTRAS Mezcla de reacción KI 0.010 M Na2S2O3 0.001 M H2O A 5 gotas 5 gotas 5 gotas B 10 gotas 5 gotas 0 C 5 gotas 5 gotas 0 D 5 gotas 5 gotas 0 E 4 gotas 5 gotas 6 gotas SEGUNDAS MUESTRAS Mezcla de reacción KBrO3 0.040 M HCl 0.10 M Almidón al 2% A’ 5 gotas 5 gotas 3 gotas B’ 5 gotas 5 gotas 3 gotas C’ 10 gotas 5 gotas 3 gotas D’ 5 gotas 10 gotas 3 gotas E’ 2 gotas 8 gotas 3 gotas 2. Se procederá a mezclar el contenido de los microtubos de la siguiente manera A’+A B’+B C’+C D’+D E’+E Se agitara perfectamente e iniciara cronometraje EXPERIMENTO Tiempo promedio (s) Temperatura (°C) Concentraciones iniciales (M) -aˆ†[BrO3] Velocidad de reacción (M/s) [I] [BrO3] [H]+ 1 1410 22 0.020 0.8 0.2 -1.0616x10-3 7.529x10-72 1516 22 0.040 0.8 0.2 -1.0616x10-3 7.0026 x10-7 3 1219 22 0.020 0.16 0.2 -1.0616x10-3 8.7087 x10-7 4 660 22 0.020 0.8 0.4 -1.0616x10-3 1.6084x10-6 5 1983.6 22 0.016 0.32 0.32 -1.0616x10-3 5.3518 x10-7 Al momento de realizar las mezclas en uno de los microtubos quedo de un color blanco debido a la precipitación del almidón. Al adicionar al primer microtubo el reactivo KBrO3 tomo aproximadamente 80 segundos llevarse a cabo la reacción observándose en forma Por lo que al realizar el mismo procedimiento en los microtubos siguientes pudimos apreciar la diferencia de tiempo en la cual se llevo a cabo el viraje de color. Al realizar el cálculo del promedio del tiempo se obtuvo el valor de tiempo de 80 segundos Según la estequiometria de la reacción, por cada mol de KBrO3 reaccionan 6 moles de Na2S2O3. -7 Los datos de moles de S2O3 en una gota se obtuvieron e la práctica anterior En todos los experimentos , el número total de la mezcla de reacción es de 25 mL =0.025L Para calcular la , como el número de moles que reaccionan siempre es el mismo y el volumen total de los experimentos también es el mismo, es constante y es: Para calcular las concentraciones iniciales en la solución de cada uno de los reactivos:La ley de velocidad tiene la forma: Realizando los respectivos cálculos se obtuvieron el orden de reacción parcial X=1 Y=3 Z=2 Orden total de reacción = 6 II.DETERMINACIÓN DE LA ENERGÍA DE ACTIVACIÓN METODOLOGIA Observaciones y Resultados Temperatra sC Temperatura K Promedio de tiempo de reacción(seg) Velocidad de reacción (M/s) Constante de velocidad (k) 1/T ln k 40 314,15 918 1,156x10^-6 1,411132x10^-3 0,003183193 -6.56336 22 295,15 1516.8 6,9989x10^-7 8,5435x10^-4 0,003388108 -7.06516 10 283,15 NO REACCIONO 0,003531697 0 273,15 3159.2 3,3656x10^-7 4,1083x10^-4 0,003660992 -7.797307 El microtubo a una temperatura de 10°C no reacciono por lo que no se tomo en cuenta para el grafico siguiente: Según la ecuación de la recta tenemos que la pendiente es de -2641.5 por lo cual podemos calcular la energía de activación de la siguiente manera. EVALUACION 1) Comente acerca de concordancia o no de los valores de las velocidades de reacción experimental y calculada, para el experimento 5 (E + E’). Explique las razones de la diferencia y su similitud. EXPERIMENTO tiempo temperatura [I] [BrO3] [H] -aˆ†[BrO3] Velocidad de reacción 5 1983.6 22 0.016 0.32 0.32 -1.06x10-3 5.351 x10-7 El resultado si es similar por lo que se puede deducir que la práctica se llevó a cabo con éxito y la velocidad de reacción si es coherente. 2) Explique brevemente sPor qué k debe tener casi los mismos valores para cada una de las reacciones a temperatura ambiente? Laconstante de equilibrio k debe tener casi los mismos valores para cada una de las reacciones a temperatura ambiente debido a que el valor de esta constante en una reacción química es específica para cada temperatura. Si la temperatura varía, también lo hace la k sin embargo al tener una temperatura fija (temperatura ambiente) no se presenta un cambio significativo. 3) Compare los resultados obtenidos para la ley de velocidad, la constante de velocidad y la energía de activación, en las prácticas 2 y 4. Concluye acerca de lo obtenido. PRACTICA LEY DE VELOCIDAD CONSTANTE DE VELOCIDAD ENERGIA DE ACTIVACION 2 No se calculó energía de activación. 3 5.961x10-4 cal/molK 4 21.96275175ð¾ð½ð‘šð‘œð‘™K Se puede observar la variación que existe entre la constante de equilibrio, ley de la velocidad y la energía de activación dependiendo de las distintas condiciones en las que se realizaron los experimentos, siendo estas condiciones variaciones en: temperatura y concentración. Estos experimentos han permitido el relacionar los conocimientos adquiridos en clases con las prácticas, dando resultados satisfactorios. 4) Describe las ventajas y desventajas de realizar un experimento con cantidades micro y con cantidades macro, sCuál de las dos metodologías es más confiable y reproducible? TIPO DE CANTIDAD VENTAJAS DESVENTAJAS MICRO -Reduce los costos por alumno en cada experimento. -Posibilita el aumento -Permite realizar experimentos que implican la utilización de reactivos máscostosos. -Reduce la exposición a sustancias potencialmente tóxicas y los riesgos de explosión o incendio. -Reduce en forma significativa la cantidad de reactivos usados y consecuentemente los residuos generados. -Supone un menor tiempo de reacción y de experimentación, por lo que se puede dedicar más tiempo al análisis de los resultados. -Requieren equipo más preciso y especializado. -Algunos fenómenos no se pueden apreciar tan claramente -Obtención de un bajo rendimiento debido a pérdidas que aunque sean pequeñas serían más significativas que en una macro escala. - Requiere reactivos más puros. -Es más fácil la contaminación de la muestra. MACRO -A nivel industrial son más utilizadas. -Algunos resultados son más visibles con esta escala. -No requieren reactivos con un alto grado de pureza. -No requiere de instrumentos tan precisos -Requieren mayor espacio para almacenarse. -Requieren de mucha cantidad de reactivo. -Al requerir mayor cantidad En conclusión la micro escala es más precisa ya que con una menor cantidad de producto se puede tener una reacción más rápida y al tener una mayor posibilidad de reproducir el experimento es más confiable. CONCLUSIONES Mediante esta práctica logramos nuevamente reafirmar que tanto los procedimientos experimentales Donde a mayor temperatura menor tiempo sin embargo en esta ocasión se notó que la reacción tomo bastante tiempo en llevarse a cabo. Al igual que se pudo comprobar gráficamente la relación que la ecuación de Arrhenius establece. Se utilizó la ley de la velocidad para calcular el orden de reacción de cada compuesto así como el orden de reacción global Obteniéndose un orden de reacción parcial de X=1,Y=3, Z=2 y el Orden de reacción global= 6 Se obtuvo un constante, ya que el número total de moles así como el volumen en todas las reacciones siempre es el mismo. Se observaron velocidades de reacción rápidos en cada experimento, dependientes de las respectivas temperaturas, así No logramos completamente la comparación de la técnica macrotécnica y microtécnica planteada al inicio de esta práctica ya que ambas se realizaron en microtubos y se obtuvieron resultados similares. Por último se puede mencionar que se retomó el cálculo de Molaridad, orden de reacción así Política de privacidad |
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