Informe 1 FQ2

 

PRACTICA #1 ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA TEMPER ATURA Y DE LA CONCENTRACIÓN DEL ÁCIDO SULFÚRICO (H2SO4) Y EL TIOSULFATO DE SODIO (NA2SO3) SOBRE LA VELOCIDAD DE REACCION

FLOREZ GALVAN LUIS ALFONSO HERNANDEZ GONZALES KAREN JULIETH MENDOZA RUIZ CAMILO ANDRES PEÑATES ALVAREZ KAREN VANESSA SEÑA LASTRE CARMEN JULIA

PROFESOR: MANUEL PAEZ

UNIVERSIDAD DE CORDOBA FACULTAD DE CIENCIA BÁSICAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

MONTERÍA  – CORDOBA 2017

 

RESUMEN

Para la cinética química el estudio de la influencia de la temperatura con respecto a la concentración sobre la velocidad de una reacción es muy importante, ya que con esto se puede comprobar los factores que modifican una reacción, para lo cual se realizó una serie de reacciones consecutivas en las cuales se variaba la concentración y se mantenía el volumen constante, esta prueba se realizaba a diferentes temperaturas, tomándose el tiempo que tarda en reaccionar las sustancias (ácido sulfúrico y tiosulfato de sodio). Con el estudio de esta prueba se pudo demostrar que para esta reacción se cumple con la ecuación de Arrhenius, a medida que se aumenta 10°C la temperatura, la velocidad de la reacción se incrementa y la concentración de los reactivos disminuye, por tanto el tiempo que se tarda en reaccionar es mayor.

 

OBJETIVOS Objetivo general. Determinar la energía de activación de una reacción

Objetivos específicos. 1. Establecer la velocidad y el orden de reacción, entre el tiosulfato de sodio y el ácido sulfúrico (H2SO4), variando la concentración del tiosulfato de sodio. 2. Observar y medir el tiempo en el que transcurre la reacción al variar la concentración de tiosulfato de sodio.

 

INTRODUCCIÓN.

La cinética química es el área de la fisicoquímica que se encarga del estudio de las velocidades de reacción, como cambian las velocidades de reacción bajo condiciones variables y que eventos moleculares se efectúan durante la reacción general, para que tengapara lugarque unalos reacción entrededos las mismas deben acercarse lo suficiente electrones su partículas, capa exterior interactúen. El objeto de estudio fue la determinación de la velocidad de reacción en función de la variación de la concentración.

 

TEORÍA RELACIONADA

La velocidad de una reacción se define como la variación de la concentración existente de una sustancia por unidad de tiempo. Las constantes cinéticas dependen de la temperatura, aumentando en la mayoría de los casos directamente condisoluciones, el aumento de Una apr oximada, aproximada, válidalapara muchas reacci reacciones ones en eslaqmisma. cerca de la regla temperatura ambiente, constante cinética k se duplica o se triplica por cada aumento de temperatura de 10°C. [1]  Arrhenius demostró que los datos de la constante  Arrhenius constante k(T) podían ajustarse por la expresión K=e^EA/RT →lnk(T) =ln(A) -Ea/RT obteniendo la siguientes gráficas,

 Arrhenius llego a considerar  Arrhenius considerar que la influencia influencia de la temperatura temperatura en la constante constante cinética probablemente seria del mismo tipo que en las constante de equilibrio.[2] Donde A es una constante llamada factor de frecuencia, frecuenci a, R la constante de los gases ideales (expresada en unidades de energía), T la temperatura absoluta y Ea la energía de activación de la reacción. Para que una reacción ocurra, las moléculas de los reactivos deben chocar entre sí. Esto requiere una energía mínima imprescindible, la cual es necesaria para que se inicie la reacción. Esta mínima energía que se necesita se denomina energía de activación (Ea). Si el sistema (formado inicialmente por los reactivos) no tiene una energía superior a la de la energía de activación, lo único que se tendrá es una mezcla de los reactivos. La reacción ocurre sólo si se alcanza esta mínima energía. Muchas reacciones ocurren a temperatura ambiente, es decir, la energía de activación es

 

baja y, por tanto, el calor ganado del entorno es suficiente para que se inicie. Sin embargo, otras reacciones sólo ocurren al calentar los reactivos: tienen una energía de activación mayor. [3] La energía de activación suele representarse en un perfil de energía, es decir, un diagrama de energía vs el avance de la reacción Este perfil se muestra, cualitativamente, los Al cambios a medida que los reactivos transforman en producto. inicio de de energía la reacción tenemos las sustancias AB y C, los cuales tienen, al inicio, una determinada energía. Para que estas sustancias reaccionen, deben chocar y formar un complejo activado (llamado también estado de transición). La energía necesaria para alcanzar este complejo activado es la energía de activación (Ea). Una vez alcanzado este punto, se forman los productos. Observa que los productos se encuentran a una menor energía que los reactivos: esto quiere decir que los productos son más estables que los reactivos. Esto se da cuando la reacción es exotérmica. Si tenemos una reacción endotérmica El perfil de reacción sería similar al anterior, pero con la diferencia de la posición de los productos con respecto a los reactivos: en una reacción endotérmica, los productos son menos estables que los reactivos (por ello se requiere calor) y se encontrarán más arriba en el perfil.

 

METODOLOGÍA

Parte A Tomar 10 tubos de ensayo bien limpio y enjuagado y rotular consecutivamente. consecutivamente.

Tomar la bureta y llenar con ácido sulfúrico (H2SO4).

Vertir en los tubos rotulados la solución de H2SO4 y H2O de la siguiente manera.

 A los 5 tubos de de ensayo restantes agregue 5 mL de sln.

Introduzca los 10 tubos en un baño de agua caliente hasta alcanzar la T: 50°C

Tomar el tubo #1 y vierta rápidamente en el los 5 mL de la solución de Na2SO3 contenida en uno de los tubos restantes. Agitar la mezcla y observar el tiempo que transcurre el instante en que se mezclan las diluciones y el instante en el que aparece una turbidez.

Realizar el mismo procedimiento para las temperaturas de 40 y 30°C

Nota: realizar el mismo procedimiento ara la parte 3.1; estando ahora la reacción en presencia de H2SO4.

 

RESULTADOS

Parte B Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4 Tubo 5

Temperatura 323,15 °K

11s 16s 21s 34s 60s

Temperatura 313,15 °K Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4 Tubo 5

16s 20s 34s 53s 77s Temperatura 303,15 °K

Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4 Tubo 5

22s 29s 43s 82s 128s

Parte A Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4 Tubo 5

Temperatura 323,15 °K

10s 10,18s 10,24s 10,67s 11,58s

Temperatura 313,15 °K Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4

15,31s 16,54s 16,63s 16,85s

Tubo 5

16,9s

 

  Temperatura 303,15 °K Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4

50s 10s 20s 36s

Tubo 5

20s

 

 

ANÁLISIS DE RESULTADO.

Según los observado en la práctica realizada podemos decir que en el experimento  A es más rápida rápida la reacción reacción ya que esta en en presencia presencia del del H2SO4 H2SO4 y en la parte B se nota el aumento del tiempo en el cual transcurre la reacción ya que en presencia de Na2S2O3 actúan como base haciendo que la reacción transcurra en un tiempo mayor tardando está más tiempo; sin importar que estas estén a las mismas condiciones de temperatura. A medida que aumenta la temperatura de la solución de Na2S2O3 la velocidad de la reacción con el H2SO4 es más rápida, es decir que a mayor temperatura la rapidez con la que se da la reacción es mucho más rápida ya que cuando la temperatura se incrementa, la energía de las moléculas que interaccionan es mayor, por lo cual la reacción se produce fácilmente y la velocidad como se puede observar en los resultados experimentales a 50°C y con las otras dos tomas de T de (40-30) fue disminuyendo esta al reaccionar, como sabemos el Na2S2O3 se puede comportar como un ácido o como una base dependiendo con quien se mescle.

El comportamiento experimental de los sistemas estudiados mediante pruebas a diferentes temperaturas se pueden observar sus características mediante las siguientes gráficas.

 

  Grafica de disolución del tiosulfato de sodio Vs el inverso del tiempo.

Grafica de disolución del ácido sulfúrico Vs el inverso del tiempo.

CALCULO DE LA ENERGIA DE ACTIVACION. De acuerdo a la grafica de de la concentrracion Vs el iverso del tiempo tenemos que la el valor de la energia de activacion sera el valor de la pendiente del grafico, Ea /r. Penndiente = 1,082 = Ea /r 1,082*1,987 cal/mol.k = Ea

 

Ea = 2,149cal/mol

Ley de velocidad de reaccion: Mediante los gráficos anteriores podemos decir que el orden de reacción respecto al tiosulfato es de orden 1, ya que en este caso es la gráfica que presenta un R más cercano a 1, R² = 0,9810, el cual pertenece a la grafica de disolución del tiosulfato de sodio Vs el inverso del tiempo y a esta acude el orden 1.

La ley de velocidad será: v = k[A]1  O, lo que es lo mismo:

Resolviendo esta ecuación diferencial, llegamos a la expresión:

CUESTIONARIO.

1. ¿A qué temperatura es mayor la velocidad de reacción? Es mayor a 50°C ya que a mayor temperatura, hay una mayor colisión entre las partículas lo que hace que aumente la velocidad de reacción. 2. ¿Cree usted que la velocidad de reacción es diferente a 30°C, 40°C, y 50°C? ¿Por qué? Si es diferente, puesto que por cada 10° que aumenta la temperatura la velocidad de reacción se duplica, por ende tenemos velocidades distintas a 30°C, 40°C y 50°C. 3. 1 

¿Cree

usted

que

la

pendiente

de

la

recta

obtenida

al

graficar

   [232− ]  a diferentes temperaturas corresponde al valor de la constante

específica de la velocidad de reacción a cada temperatura? Explique.

 

La pendiente obtenida no corresponde al valor de la constante específica de velocidad, puesto que la constante puede expresarse de la siguiente manera. 1/C = 1/C0 + Kt. Dicha expresión al graficarla nos queda así:

De esta manera podemos observar que la gráfica 1/t Vs [S 2O32-] es inversamente proporcional a la obtenida, demostrando así que la pendiente no es igual a K.

 

 

CONCLUSIÓN.

Debido a que al determinar el orden de la velocidad de reacción, estas aumentan conforme se eleva la temperatura y también en presencia de qué reactivos reaccionen; ya que en este proceso experimental las moléculas entre más choques produzcan más rápido será su reacción.  Al realizar la parte B experimental experimental se logró observar observar que en presencia presencia de algunos reactivos hacen que la reacción transcurra transc urra rápida o lenta dependiendo de quién esté presente en ella.

 

 

BIBLIOGRAFÍA.

1. Levine, I. N., Fisicoquímica, 5ª Edición, Vol II, México, McGraw-Hill, 1996. 2. Castellan, G. W., Fisicoquímica, 2ª Edición, USA, Addison-Wesley Iberoamericana, 1987. 3. Chang, Raymond, Fisicoquímica, 2ª Edición, McGraw Hill, México, 2007.