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Universidad de Panamá

Facultad de Medicina

Departamento de Química

Laboratorio de Química

Informe #3

“Factores que afectan la velocidad de una reacciòn”

Profesora: Magalys Clarke

INTEGRANTES.

Eira del Pilar Santamaría. Céd: 8-911-2061

Ana Cristina Soto. Céd: 8-918-107

Fecha de entrega: 22 de mayo de 2015

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Tabla de Contenido

Introducción ……………………………………………………………………………………… 3

Objetivos …………………………………………………………………………………………. 4

Materiales y reactivos ……………………………………………………………………………. 5

Procedimiento y resultados …………………………………………………………………………… 6

Cuestionario …………………………………………………………………………………….. 9

Grafica………………………………………………………………………………………………..10

Calculos …………………………………………………………………………………… 11

Conclusiones………………………………………………………………………………………. 13

Bibliografía…………………………………………………………………………………………….14

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Introducción

En este informe se procederá a explicar de forma detallada como se realizaron las 3 actividades de análisis

de velocidades de reacción expuestas en la guía de laboratorio.

En esta ocasión analizaremos nuevamente la cinética química que nos ayudara a comprender de una mejor

forma esta experiencia ya que estudia la rapidez de una reacción, los factores que la afectan y el mecanismo

de la reacción. Dicha velocidad se calcula dividiendo la concentración entre el tiempo en que la reacción se

lleva a cabo.

Como primer paso se procedió a preparar las soluciones de tiosulfato de sodio y ácido clorhídrico, con las

que realizaremos nuestras experiencias; su preparación será detallada posteriormente.

Con miras a cumplir los objetivos del laboratorio, procedimos a mezclar, según lo requería cada actividad, la

solución de ácido clorhídrico con la solución de tiosulfato de sodio para determinar mediante la correcta

medición del tiempo la velocidad de cada reacción llevada a cabo, sometiéndola, en cada experiencia, a

distintas situaciones que afectaban de una u otra forma su desempeño.

Queremos también resaltar algunos factores que en este tema que fueron de gran importancia para la

correcta realización y comprensión de este laboratorio, como lo son la temperatura, el pH, la naturaleza de

la sustancia, la concentración, entre otros, ya que todos ellos influyen en la velocidad de la reacción.

Cabe resaltar que utilizaremos la reacción de tiosulfato de sodio y ácido clorhídrico porque permite la medida

relativamente sencilla del tiempo de realización de la reacción ya que la disolución transparente se vuelve

opaca por la aparición del azufre.

De esta forma procederemos a detallar cada una de las experiencias realizadas en el laboratorio.

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Objetivos

• Objetivos Generales

1. Estudiar la influencia de la concentración de la reacción química también llamada cinética y

catalizadores en la velocidad de reacción.

2. Determinar el orden de reacción en una reacción redox.

• Objetivos específicos

1. Identificar las ecuaciones iónicas y moleculares balanceadas de cada reacción.

2. Estudiar la variación de la concentración en cada uno de los reactivos o productos en función

del tiempo.

3. Medir el tiempo de reacción de una concentración determinada y la temperatura de cada una

de ellas con un cronómetro.

4. Calcular cada una de las velocidades obtenidas durante el experimento.

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Materiales y reactivos

Sustancias del Laboratorio.

Tiosulfato de sodio (sólido)

Ácido clorhídrico 2M

Instrumentos de Laboratorio.

Tubos de ensayo

Termómetro

Gradilla

Matraces Erlenmeyer

Cronómetro

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Procedimientos y Resultados

Reacción de ácido clorhídrico con una disolución de tiosulfato de sodio

Como primer paso se preparó una disolución pesando 2 gramos de tiosulfato de sodio Na2S2O3 en

50 ml de agua en un matraz volumétrico.

Se tomó un tubo de ensayo y se le agregaron 1 ml de la disolución de tiosulfato de sodio.

Ademas se le agregaron al tubo que contenía 1 ml de tiosulfato de sodio, HCL a 3M. Y estos

procedimientos se realizaron 2 veces más.

Resultado: al agregar el volumen de tiosulfato de sodio al ácido clorhídrico se pudo observar que la

solución se fue volviendo progresivamente amarilla lo que demostró que ocurrió una reacción entre

ellos la cual propicio la formación de precipitados ( el SO2 y el S). Tiempo: 37s. Usaremos este valor

como patrón para determinar cuando la reacción disminuye o aumenta su velocidad.

Cálculos: están adjuntos al informe.

1. ¿Qué productos se forman? Escribe la ecuación molecular e iónica para esta reacción

Ecuación balanceada:

Na2S2O3 + 2HCl H2O + SO2 (g) + S (g) + 2NaCl(s)

Ecuación iónica:

2H+ +2Cl-+Na2S2O3--> H2O +SO2 + S + 2Na+ + 2Cl-

2H+ +Na2S2O3--> H2O +SO2 + S + 2Na+

2. ¿Cuál es el número de oxidación del azufre en los productos?

Para el SO2: +4

Para el S: 0

Dependencia del tiempo de avance de una reacción en términos de la concentración de los reactivos

Se pesaron 2 gramos de tiosulfato de sodio Na2S2O3 y se disolvieron en 50 ml de agua. Se dispusieron

de 5 tubos de ensayos para el experimento y se adicionaron a cada uno las cantidades de tiosulfato

de sodio, HCL 1M y agua presentadas en la tabla inferior.

Posteriormente, se calcularon las concentraciones iniciales de tiosulfato de sodio Na2S2O3 y de HCL

en la mezcla resultante al agregar 1 mL de disolución de HCL 1M a los mL de diferentes disoluciones

de tiosulfato de sodio que se prepararon agregando el volumen de disolución de la primera columna

de la siguiente tabla presentada, al volumen de agua que figura en la segunda columna.

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Volumen tiosulfato de sodio (mL)

Volumen agua (mL)

Volumen HCL (mL)

Volumen total (mL)

Concentración de tiosulfato (M)

Concentración de HCL (M)

Tiempo (segundos)

Velocidad de reacción

5 0 1 6 0.2 3 20s 1.0x10-2 M/s

4 1 1 6 0.16 3 29s 5.5x10-3

M/s

3 2 1 6 0.12 3 69s 1.7x10-3

M/s

2 3 1 6 0.08 3 90s 8.9x10-4

M/s

1 4 1 6 0.04 3 150s 2.7x10-4

M/s

Al momento de haber iniciado el experimento se debió medir la temperatura de las disoluciones.

Se virtieron 5 ml de disolución de tiosulfato de sodio en un tubo de ensayo y seguidamente se

agregaron de manera rápida 1 mL de ácido clorhídrico a 3 M, iniciando simultáneamente la

medición del tiempo.

Se agitó a intervalos regulares manteniendo el tubo en agua temperada.

Se detuvo el cronómetro al momento de formarse un precipitado amarillo.

Realizado esto, se repitió la misma experiencia para los demás mL de solución de tiosulfato de sodio

diluido en los mL de agua señalados, en la cual se fueron anotando los tiempos obtenidos.

Resultado: en esta experiencia se observó que el tiempo de avance de la reacción en relación con la

concentración de los reactivos aumenta a medida que disminuye la concentración de los mismos ya

que como discutimos en laboratorios anteriores a menor concentración hay menos colisiones entre

las partículas por lo que tomara más tiempo que finalice la reacción.

Dependencia del tiempo de avance de una reacción en términos de la temperatura de los reactivos

Para esta parte del experimento se utilizó la solución de tiosulfato preparada anteriormente.

Se tomaron 5 tubos de ensayo y se le adicionaron 2 mL de disolución y en otros 5 tubos adicionales

se le adicionaron 2 mL de una disolución de HCL a 3M.

Ademas, se colocaron en un tubo de ensayo que contenía tiosulfato de sodio y en otro que contenía

HCL en un baño frío hasta que ambas disoluciones alcancen una temperatura de 10ºC. En el

momento de agregar la solución de HCL con el tiosulfato, se inició la medición del tiempo.

Se procedió a repetir este procedimiento pero logrando que alcanzaran una temperatura de 20ºC,

35ºC, 50ºC y 80ºC respectivamente.

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Temperatura V HCl (ml)

V tiosulfato (ml)

V total (ml)

Concentración tiosulfato

Concentración HCl

Tiempo Velocidad de reacción (tiosulfato)

10°C 2 2 4 0.2 3 56s 3.6x10-3M/s

20°C 2 2 4 0.2 3 40s 5.0X10-3M/s

35°C 2 2 4 0.2 3 17s 1.2X10-2M/s

50°C 2 2 4 0.2 3 9s 2.2X10-2M/s

80°C 2 2 4 0.2 3 5s 4.0X10-2M/s

Resultado: como última experiencia se analizó el tiempo de avance de una reacción en término de

la temperatura de los reactivos y se pudo comprobar (tabla de temperatura/tiempo) que a mayor

temperatura menor tiempo en el que ocurrirá la reacción ya que la energía cinética de las partículas

aumentara y tendrán más posibilidades de chocar entre ellas.

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Cuestionario

1. ¿Por qué la solución se enturbia a medida que pasa el tiempo?

Porque cuando el tiosulfato de sodio reacciona con el ácido clorhídrico se produce dióxido

de azufre y azufre coloidal que cambiaran el color de la solución.

2. ¿Para qué se detiene el cronometro, cada vez, cuando se forma el precipitado?

Se detiene ya que como queremos saber la velocidad de reacción es necesario establecer

un patrón que nos permita definir cuanto tiempo tomo, en nuestro caso este patrón es la

formación de precipitado; lo que a la vez nos indica cuando termina la reacción.

3. ¿Por qué se mantiene constante el volumen de la disolución resultante de mezcla?

El volumen de la disolución se mantiene constante ya que aunque se cambiaron las

concentraciones de algunos compuestos, las proporciones de los volúmenes nunca

cambiaron.

4. ¿Por qué varia solo la concentración inicial de tiosulfato y no también la de ácido

clorhídrico?

La concentración inicial de tiosulfato varia porque se utiliza volúmenes diferentes del

mismo, agregando más agua y disminuyendo el tiosulfato, mientras que con el ácido

clorhídrico su volumen se mantiene constante por lo que su concentración no varía.

5. ¿Por qué es necesario seguir temperando la solución cuando ocurre la reacción?

Es necesario seguir temperando la solución ya que como explicamos anteriormente, un

cambio en la temperatura afectara el resultado, y dado que en esta experiencia medimos

la velocidad de la reacción es necesario impedir que este factor influya en ella de forma

desordenada.

6. ¿Qué efecto tiene la temperatura sobre la velocidad con que ocurre la reacción para las

mismas concentraciones iniciales?

La temperatura es directamente proporcional a la velocidad, a mayor temperatura mayor

será la velocidad de la reacción, ya que la misma aumenta la energía cinética de las

partículas, lo que provoca una mayor posibilidad de choques entre ellas.

7. Calcular las velocidades obtenidas durante todo el experimento expresándolas en moles/Ls

Los cálculos se presentan en una hoja adjunta y las velocidades se encuentran en cada tabla.

Graficas

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Cálculos

0.2

0.16

0.12

0.08

0.04

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

20 29 69 90 150

con

cen

trac

ion

(M

)

TIempo (s)

Concentracion vs TiempoVELOCIDAD DE RX

5

4

3

2

1

0

1

2

3

4

5

6

20 29 69 90 150

Vo

lum

en

(ml)

Tiempo(s)

Volumen (tiosulfato de sodio) vs Tiempo

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Conclusiones

Después de llevar a cabo las 3 experiencias que requería este laboratorio puedo determinar como primera

conclusión, que la velocidad de reacción es de suma importancia dentro de la química ya que nos permite

determinar la cantidad de sustancia que se forma por unidad de tiempo. Cabe resaltar que hay factores que

que se deben tomar en cuenta a la hora de calcular este valor ya que aumentara o disminuirá si se ve

influenciado de una u otra forma por estas:

Temperatura: pude determinar nuevamente que esta es directamente proporcional a la velocidad de la

reacción y a la energía cinética, ya que si una aumenta la otra también lo hará; esto ocurre porque al

aumentar la energía cinética, aumentan el número de choques altamente energéticos entre las partículas,

lo que provoca la ruptura de los enlaces lo que hace que la reacción ocurra más rápidamente. Este fenómeno

se puede observar en la parte C del laboratorio donde se demuestra que a mayor temperatura mayor será

la velocidad de la reacción

Concentración: pude concluir que la velocidad de la reacción depende la concentración ya que la misma

aumentara cuando esta lo haga, esto sucede porque al aumentar la concentración aumenta por consiguiente

el número de partículas y ocurren más colisiones entre ellas. Esto se manifiesta en la parte B de nuestro

laboratorio donde se observa que a menor concentración de tiosulfato menor es la velocidad de la reacción.

Como último punto quiero destacar el valor que representa la velocidad de reacción para las distintas

industrias químicas y farmacéuticas ya que un dominio amplio y correcto de la misma les permite manejar a

su conveniencia reacciones para crear productos que satisfagan o resuelvan situaciones que nos acontezcan.

EIRA SANTAMARIA

Como primer punto, me gustaría definir velocidad de reacción diciendo que, se le designa a la cantidad de

sustancia que se convierte en una reacción dada, por unidad de volumen y de tiempo. Así la velocidad de

reacción de un sólido se daría de manera más lenta comparado con la combustión del metano CH4, la cual

se producirá en un par de segundos. Puede variar mucho según la naturaleza de los reactivos.

Esta puede expresarse en términos de la concentración de uno de los reactivos o de los productos

involucrados en la reacción dada. Cuanto mayor sea el número de moléculas en un volumen dado, mayor

será la frecuencia con que éstas colisionen entre sí. Por esta razón, la velocidad de reacción aumenta

cuando se eleva la concentración de los reactivos. Se dice que la reacción va a transcurrir a una

temperatura constante, así mismo la velocidad aumentará al elevarla. La velocidad de reacción se duplica

aproximadamente cada 10°C que aumenta la temperatura. Mayor energía cinética poseerá el sistema en

estas circunstancias. Se hace posible medir la disminución en la concentración de los reactivos o el

aumento de la concentración de los productos. Otro punto importante que cabe resaltar, es que el orden

de una reacción siempre se define en términos de las concentraciones de los reactivos (no de los

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productos). Esta velocidad no es constante, al principio cuando la concentración de los reactivos es mayor,

también es mayor la probabilidad de que se den choques entre las moléculas del reactivo, y por

consiguiente la velocidad será mayor. 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 de la reacción. En el caso de reacciones en estado gaseoso la concentración de los reactivos se

logra aumentando la presión, con lo que disminuye el volumen. Por último instante, cuando se eleva la

temperatura en una reacción, las moléculas pueden chocar con la energía suficiente para que se efectúen

rupturas en los enlaces y se formen nuevas moléculas de producto, aumentando así la velocidad de la

misma. Si la reacción se lleva a cabo en disolución lo que se hace es variar la relación entre el soluto y

disolvente.

ANA SOTO

Bibliografía

Brown T., LeMay Jr., Bursten B., Química. La ciencia central. Editorial Prentice Hall Hispanoamericana SA.

1998. Séptima edición

Magalys Clarke, Química. Guía de laboratorio. 2015