UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE QUÍMICA

CURSO: QUÍMICA GENERAL – LABORATORIO

INFORME DE LA PRÁCTICA N°7

Título: Cinética química

Apellidos y Nombres Código Especialidad

-Sánchez Lavado, Heidy Emily 20161458 Industrias Alimentarias

-Caldas Caldas, Oscar Ronaldo 20161432 Industrias Alimentarias

-Cornejo Rodrigez, Cristian Alonso 20161435 Industrias Alimentarias

- Ureta Atoche, Edmundo Félix 20161462 Industrias Alimentarias

Horario de práctica: miércoles de 8:00 a 10:00 am

Apellidos y nombres del profesor: Gomez Galvez, Susana Teresa

Fecha de la práctica realizada: 19 de octubre del 2016

Fecha de entrega de informe: 26 de octubre del 2016

LA MOLINA- LIMA -PERÚ

CONTENIDO DEL INFORME DE LA PRÁCTICA

CONTENIDO

1. Introducción

_1.1 Justificación

_1.2 Objetivos

_1.3 Hipótesis

2. Revisión de literatura

3. Materiales y métodos

4. Resultados y discusión

5. Conclusiones

6. Recomendaciones

7. Referencias Bibliográficas

8. Anexos

9. Cuestionario de Preguntas

Cinética química

1.Introducción La cinética estudia la velocidad o rapidez con la ocurre una reacción química. La rapidez de reacción se refiere al cambio en la concentración de un reactivo o de un producto con respecto al tiempo de reacción. En la naturaleza se presentan una diversidad de reacciones espontáneas y ocurren a diferentes rapideces. Algunos procesos, como las etapas iniciales de la visión, la fotosíntesis y las reacciones nucleares en cadena, ocurren a una rapidez muy corta, del orden de 1×10-12 s a 1×10-16 s. Otros, como la polimerización del cemento y la conversión del grafito en diamante, necesitan millones de años para completarse. En un nivel práctico, el conocimiento de la rapidez de las reacciones es de gran utilidad para el diseño de fármacos, el control de la contaminación y el procesamiento de alimentos, entre otros.

1.1 Propósito de la práctica

_Medir el tiempo de una reacción química.

_Medir el efecto de dos factores: temperatura y concentración de un reactivo en la velocidad de reacción.

1.2 Hipótesis

Al disminuir la concentración del reactante el tiempo de reacción tiende a incrementarse.

Si la ecuación de velocidad de reacción del reactante se ajusta a una línea recta corresponde a una reacción de primer orden.

2. Marco teórico/revisión de literatura 2.1 Velocidad de una reacción.- De acuerdo a la teoría de

colisiones de las velocidades de reacción para que se genere una reacción entre átomos, iones o moléculas, es necesario que estas especies químicas experimenten primeramente colisiones (choques). Cuando presentan mayor concentración de reactantes se produce mayor número de colisiones por unidad de tiempo. Para que la colisión sea eficaz es necesario que la especie reaccionante, cumpla con las siguientes caracterizaciones:. Deben tener la mínima energía necesaria para el reordenamiento de los electrones exteriores, para la ruptura y formación de enlaces.. Tener las orientaciones adecuadas entre sí cuando se efectúa la colisión.La energía cinética promedio de un conjunto de moléculas es proporcional a la temperatura absoluta; a temperaturas más altas, un mayor número de moléculas dispone de la energía requerida (energía de activación) para reaccionar.De acuerdo a la teoría del estado de transición, en las reacciones químicas se forman y se rompen enlaces químicos, la energía asociada con dichos procesos es del tipo potencial. Las reacciones van acompañadas por un cambio de energía potencial. Para que la reacción se pueda verificar, es necesario que se rompan y se formen algunos enlaces covalentes al mismo tiempo. Lo indicado sólo ocurre cuando las moléculas chocan con suficiente energía cinética para vencer estabilidad energética potencial de los electrones.

2.2 Factores que afectan la velocidad de una reacción.-

a) Naturaleza de los reactantes.- La naturaleza de los reactantes está caracterizado por el estado de agregación de las sustancias que reaccionan, el nivel de subdivisión de los reactantes sólidos o líquidos, la naturaleza química, el tipo de elemento o compuesto y el medio donde ocurre la reacción afectan la velocidad de reacción química.

b) Concentración de los reactantes.- La concentración de los reactivos presentes como iones, moléculas o gases tienen una relación directa con el número de interacciones por atracción de cargas opuestas o colisiones y de acuerdo a la teoría de las colisiones la velocidad disminuye a medida que la concentración de los reactivos disminuye.

c) Temperatura.- La velocidad de la mayor parte de las reacciones químicas se incrementa a medida que se aumenta la temperatura. Dicho efecto se fundamenta en la teoría de colisiones; al aumentar la temperatura incrementa la energía cinética media de los reactantes y con el número de colisiones, superando el límite energético que supone la energía de activación, efecto por el cual se incrementa la velocidad de reacción. De acuerdo con la ecuación de Arrhenius al incrementarse la temperatura aumenta exponencialmente el valor de la constante de velocidad o rapidez.

El efecto de la temperatura en la rapidez de una reacción muy grande. Como una regla empírica, un incremento de solo 10°C duplica o triplica las rapideces de la mayoría de las reacciones. Esto es un enorme incremento en la velocidad para un cambio de temperatura tan pequeño y tiene serias repercusiones para la salud.

d) Catalizadores.- son sustancias que se adicionan a los sistemas en reacción para cambiar su velocidad de reacción. Un catalizador disminuye la energía de activación; inclusive, de la reacción inversa, pero no alteran en absoluto los valores de la entalpia y energía libre de Gibbs de la reacción. Los catalizadores participan en la reacción pero no contaminan el producto, no son parte de la ecuación balanceada y no modifican el valor de la constante de equilibrio.

Los catalizadores en los sistemas vivos se llaman enzimas, y una enzima especial está presente en todas las reacciones simples en cualquier sistema vivo. Las enzimas son una familia de sustancias que pertenecen a una familia muy grande de sustancias bioquímicas llamadas proteínas.

e) Presión.- El efecto de la presión sobre la velocidad de reacción está en función del cambio de volumen para pasar del estado inicial el estado del complejo activado. Esta relación indica que la velocidad de reacción se incrementa con la presión si el cambio de volumen es negativo y la velocidad de reacción disminuye si la presión disminuye si el cambio de volumen es positivo.

f) pH.- El efecto del pH es similar al efecto de la temperatura sobre la velocidad de reacción. Los valores de pH extremos pueden inactivar por ejemplo a las enzimas por desnaturalización. Cada enzima actúa en un rango relativamente corto de valores de pH; rango en el cual sus grupos químicos activos se encuentran ionizados de manera que facilitan el acoplamiento del proceso catalítico. Dentro de este rango, el pH para el cual se alcanza un pico máximo local de velocidad se conoce como pH óptimo. Por ejemplo el pH óptimo para las enzimas humanas varia notablemente, alcanzando incluso valores extremos de pH óptimo = 2 para la pepsina (una enzima gástrica).

2.3 Ley de rapidez.-

La ley de rapidez expresa la relación de la rapidez de una reacción con la constante de rapidez y la concentración de los reactantes, elevados a algún exponente. Para la reacción hipotética:

a A(g) + b B(g) c C(g) + d D(g)

La ley de rapidez tiene la forma:

Rapidez = velocidad de reacción = K [A]x[B]y

Donde x e y son números que se determinan experimentalmente. Observar que, en general, x e y no son iguales a los coeficientes estequiométricos a y b.

Los exponentes x e y especifican las reacciones entre las concentraciones de los reactivos A y B y la rapidez de la reacción. El valor de x e y representan el orden de reacción A y B, respectivamente, al sumarlos, obtenemos el orden de la reacción global, que se define como la suma de los exponentes a los que se elevan todas las concentraciones de reactivos que aparecen en la ley de rapidez.

3. Materiales

Bagueta

Se utiliza para agitar sustancias con la finalidad de mezclar productos químicos, es un material hecho de vidrio macizo.

Tubo de ensayo

Material hecho de vidrio, es un pequeño tubo cilíndrico que se utiliza para contener sustancias liquidas.

Cronometro

Mide intervalos de tiempo programados, por ejemplo en este caso se utilizó para la medición de tiempo de una reacción química.

Piceta

Su función es el lavado de recipientes y materiales de vidrio, generalmente contiene agua destilada para cumplir dicha función.

Pipeta graduada

Permite la transferencia de volumen de liquidos de manera exacta gracias a su sitema de medicion, generalmente este material esta hecho de vidrio.

Termómetro

Un termómetro es un instrumento utilizado para medir la temperatura, esta herramienta está conformada por un tubo largo de vidrio con un bulbo en uno de sus extremos

Bisulfito de sodio (NaHSO3)

Se trata de una sal ácida muy inestable que al reaccionar con el oxígeno se convierte en sulfato de sodio, se suele emplear como conservante en el desecado de alimentos.

Yodato de Potasio (KIO3)

Es una oxisal del iodo formada por cationes potasio (K+) y aniones yodato (IO3-).

4. Resultados Determinación de tiempo de reacción de las disoluciones a temperatura ambiente

Se combina en cada uno de los tubos de ensayo las diferentes concentraciones de yodato de potasio (KIO3) con bisulfito de sodio (NaHSO3) para así hallar las velocidades de reacción de cada uno de los tubos de ensayo, observando así el cambio de color de un transparente a un azul oscuro.

Determinación del efecto de la temperatura sobre la velocidad de reacción

Se combinan en diferentes tubos a diferentes temperaturas una a 10°C y otra a 60°C el yodato de potasio a una concentración de 0.004M con el bisulfito de sodio hasta notar el cambio de coloración a un azul oscuro, logrando así medir el tiempo de la reacción

5) Conclusiones: . La velocidad de la reacción depende de la concentración de los reactivos y de la temperatura, ya que a medida de estos aumentan, se incrementa el número de colisiones.

. Se determinó que a menor concentración, se llevó un mayor tiempo en obtener un color azul intenso.

6) Recomendaciones: . Agitar cuidadosamente con la bagueta la solución que se encuentra en el tubo de ensayo, ya que puede quebrarse.

. Usar el cronómetro para determinar los tiempos exactos en cada solución.

. Usar guantes para evitar el contacto directo con los reactivos, a pesar que es mínima la concentración.

7) Referencias bibliográficas: -Raymond Chang, Kenneth A.Goldsby

-Quimica.laguia200.com

-Guía de laboratorio de química

8) Cuestionario de preguntas 8.1) ¿Cuál es el propósito de la práctica 8?

Llegar a ser competentes para:

-Medir el tiempo en que ocurre una reacción química

-Medir el efecto de dos factores: temperatura y concentración de un reactivo en la velocidad de reacción

8.2) ¿Cómo se demuestra que cuido el ambiente en el laboratorio?

Aplicando los métodos de buenas prácticas en el laboratorio y siguiendo todas las instrucciones dictadas por la profesora para este cuidado.

8.3) ¿Cuál es el efecto de la concentración y la temperatura sobre la velocidad de reacción?

La concentración de los reactantes tiene una relación directa con la velocidad ya que si la concentración disminuye la velocidad también.

8.4) Representar en un gráfico la concentración molar de KIO3frente al tiempo de reacción (segundos). Comentar el efecto de la concentración de yodato de potasio sobre el tiempo de reacción.

8.5) Considerando una reacción de primer orden, representar en un gráfico el ln[KIO3] frente al tiempo de reacción ( segundos). Determinar el valor de la constante de rapidez.

8.6) Representar en un gráfico la temperatura (°C) frente al tiempo de reacción (segundos). Comentar el efecto de la temperatura sobre el tiempo de reacción.

Si la temperatura aumenta en 10 °C la velocidad de reacción se duplica y por ende el tiempo de reacción se disminuye.

8.7) ¿La velocidad de una reacción química está determinada por su energía de activación?

El disminuir la energía de activación aumenta la velocidad de reacción ya que necesito menos energía para iniciar a reaccionar entonces gracias a esto se aumenta la velocidad .Esto se consigue mediante los catalizadores.

8.8) La reacción de X e Y para formar Z es exotérmica. Para cada mol de Z producida, se generan 10Kcal de calor. La energía de activación es de 2Kcal.Trace las relaciones de energía en un diagrama de avance de reacción.

8.9) El plutonio-240, producido en los reactores nucleares, tiene una vida media de 6580años, Determinar:

a) El valor de la constante de rapidez de primer orden para la desintegración del Pu-240. K=0,001

b) Que cantidad de muestra queda después de 100 años 1%

8.10) ¿Cómo cambiaría la velocidad de reacción: 4NO2+O2↔2N2O5, si el volumen del recipiente donde se desarrolla la reacción disminuye a la mitad?

La velocidad de reacción se duplicaría ya que es inversa con el volumen