53904458-Practica-8-Influencia-de-la-temp-sobre-la-rapidez-en-la-yodacion-de-la-acetona.docx

(1)

Universidad Nacional Autónoma de México. Universidad Nacional Autónoma de México.

Facultad de Química. Facultad de Química. Laboratorio

Laboratorio de de Equilibrio Equilibrio y y cinética. cinética. ru!o" ru!o" #### Equi!o" Equi!o" $$ Alumnos" Alumnos" Práctica 8 Práctica 8

“INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA SOBRE LA RAPIDEZ DE LA REACCIÓN.

CINÉTICA DE YODACIÓN DE LA ACETONA.”

I. OBJETIVO GENERAL

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

II. OBJETIVOS PARTICULARES

a. Determinar la constante de rapidez de reacción a varias temperaturas a. Determinar la constante de rapidez de reacción a varias temperaturas

b. Obtener la energía de activación de reacción y el factor pre-exponencial de la b. Obtener la energía de activación de reacción y el factor pre-exponencial de la ecuación de Arrhenius.

ecuación de Arrhenius.

III. PROBLEMA

Obt

Obteneener r la la ecuecuaciación ón ue ue rerelaclacioniona a la la varvariaciación de ión de la la coconstanstante nte de de raprapideidez z dede reacción con la temperatura.

reacción con la temperatura.

INTRODUCCIÓN

!n

!na a lleey y dde e vveelloocciiddaad d mmuueessttra ra lla a rreellaacciióón n eennttrre e llaas s vveellocociiddaaddees s y y llaass co

concncenentrtracacioionenes. s. "i"in n emembabargrgo# o# lalas s vevelolocicidadadedes s tatambmbi$i$n n dedepependnden en de de lala temperatura. %on pocas excepciones la velocidad aumenta acentuadamente con el temperatura. %on pocas excepciones la velocidad aumenta acentuadamente con el aumento de la temperatura.

aumento de la temperatura. &

&anan't 't (o(o)# )# uuímímicico o hoholalandnd$s$s# # obobseservrvó ó emempípíriricacamementnte e uue e a a cacada da *+*+,% ,% dede elevación de la temperatura#

elevación de la temperatura# la velocidad de reacción se duplicala velocidad de reacción se duplica

"in embargo# experimentalmente se observó ue este cociente ueda# en realidad# "in embargo# experimentalmente se observó ue este cociente ueda# en realidad# entre  y /. Entonces en *001# el uímico sueco "yante Arrhenius propuso otra entre  y /. Entonces en *001# el uímico sueco "yante Arrhenius propuso otra ecuación empírica ue

ecuación empírica ue proporcproporciona me2ores resultados.iona me2ores resultados.

3a energía de activación es la energía cin$tica mínima ue los reactivos deben 3a energía de activación es la energía cin$tica mínima ue los reactivos deben tener para ue se formen los productos. Esta es 2ustamente la m4s importante tener para ue se formen los productos. Esta es 2ustamente la m4s importante co

contntriribubucición ón de de ArArrhrheneniuius s la la prpropopososicicióión n de de uue e lolos s prprococesesos os uuímímicicos os sosonn activados# o sea# precisan de una cierta energía de activación para ocurrir. Así# activados# o sea# precisan de una cierta energía de activación para ocurrir. Así# procesos con ba2a energía de activación ocurren r4pidamente# en cuanto procesos procesos con ba2a energía de activación ocurren r4pidamente# en cuanto procesos con elevada energía de activación ocurren m4s

con elevada energía de activación ocurren m4s lentamente.lentamente.

%uanto mayor la energía de activación# menos probable ser4 la transformación de %uanto mayor la energía de activación# menos probable ser4 la transformación de reactivos en productos.

reactivos en productos.

DI

(2)

• A partir de diversas concentraciones determinar el orden de la reacción linealizando las ecuaciones.

• "abiendo ue la pendiente de las gr45cas ue me2or se a2usten linealmente representa la 6 realizar una gr45ca 5nal ue nos permita conocer la energía de activación y el factor pre-exponencial.

• 7odo lo anterior con base en resultados experimentales con ayuda de un espectrofotómetro y un ba8o maría.

REACTIVOS Y MATERIALES

9eactivos :aterial ;<= 6<> ;+.++ : = +.:> Acetona *.?? : (%l +.?? : * Espectrofotómetro  celdas espectrofotom$tricas * cronómetro * termómetro / vasos de precipitados de @+ ml

METODOLOGÍA EMPLEADA

%alibración del espectrofotómetro Encender el aparato y esperar *@ minutos. "eleccionar la longitud de onda y calibrar con el blanco.

(3)

%urva patrón

*. reparar distintas disoluciones de yodo a diferentes concentraciones.

. %on la longitud de onda obtenida en la primera parte del experimento# realizar distintas mediciones de absorbancia usando cada una de las disoluciones. Entre cada BcambioC de disolución# usar el blanco para a2ustar la absorbancia ;llevar a cero>

<nuencia de la temperatura • 7emperatura ambiente

*. %olocar yodo con 4cido clorhídrico en un vaso de precipitados.

. A8adir acetona a la mezcla yodo-4cido clorhídrico y encender el cronómetro. 7omar una alícuota de esta mezcla en la fotocelda y colocarla en el

espectrofotómetro para obtener datos de absorbancia. ?. 9egistrar los datos en tablas.

/. %ada minuto# tomar una alícuota de la mezcla inicial y colocar en el espectrofotómetro hasta ue la mezcla inicial se agote.

• 7emperatura diferente al ambiente

*. 9epetir los mismos pasos ue a Btemperatura ambienteC. 3a diferencia ser4 ue la reacción deber4 llevarse a cabo a la temperatura indicada# y debe controlarse ue esa temperatura sea constante. "i se tiene una temperatura menor al ambiente# usar un ba8o de hielos en caso de tener una temperatura mayor al ambiente# usar un ba8o de agua caliente.

DATOS, CÁLCULOS Y RESULTADOS

Algoritmo de c4lculo.

a> *. Determinar la concentración de < a a cada tiempo y temperatura# a partir de

la cxurva patrón. 9egistrarlos datos en la tabla . %urva patrón F G /0H.H@ x I +.++@ Abs G /H0.H@ J K I +.+++@

[

C

]

₌

|

−b

|

m G 0.468−0.0005 478.75 G 1.HLx*+ -/ 7abla .* 7emperatura ./ M G /L+ nm

t

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(4)

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?+ +.//@ +.+++10/ L -L.10*10?HL @ *+HH.+@0L0 L+ +./*H +.+++0L11 H/ -H.+/H+/H?@ 0 **/1./@1H0/ 1+ +./ +.+++0?// L@ -H.+00H++@ / **10.?H1LL *+ +.?H@ +.+++H0 - *H0.?H**L

(5)

/@ H.*@??/+* H *@+ +.?@ +.+++H?++ L -H./?+@ 0 *?L1.0*/+ *0+ +.?*1 +.+++LL@ H/ -H.?*@?**?/ / *@+?.*?1H*H *+ +.1 +.+++L+00 HH -H./+?01?0* / *L/.?LH+LH /+ +.@? +.+++@H/ *@ -H.@/H@@H * *01L.+?1L+/ H+ +.+/ +.+++/@+ L@ -H.HL?LH0* @ ?@.@H10@? ?++ +.*0/ +.+++?0? 1 -H.0LLH*1*@  L+0.11*0L ??+ +.*LL +.+++?/@L 1 -H.1L11LL @ 01.H/1/@ ?L+ +.*@ +.+++L++ @ -0.@/L0*+ / ?0/@.?0*@L

T (0C!

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$%T

1 L#1

./ 1@.@@ +.++??0? @ +.++++++ 1 -*?.1+0H* * ?+ ?+?.*@ +.++?10 H +.+++++ -*?.*?L? /

b> Explicar en u$ consiste el m$todo integral para determinar# el orden de reacción y la constante de rapidez a cada temperatura con la información de la tabla . Orden cero d

[

A

]

d t G -Nps

[

A

]

α  d

[

A

]

d t G -Nps

[

A

]

0  dJAKG -Npsdt 

∫

A 0 A d

[

A

]

_{G -Nps}

∫

0 1 dt JAKG -Nps t I %

%onsiste en gra5car c vs t# 3n % vs t y *% vs t# y elegir la gr45ca ue presenta el me2or valor de correlación lineal ;r_{>. "iendo % vs t la ue}

(6)

3a pendiente de esta gr45ca representa constante de de rapidez.

GRÁ2ICOS.

+ @++ *+++ *@++ + + + + + + + f;x> G - +x I + 9P G *

Te34e56t756 A3"8e#te9 .$ 0C

3inear ;> T8e34: (se! C:#;e#t56;8<# (3:/%L! + @++ *+++ *@++ -** -*+ -1 -0 -H -L f;x> G - +x - L.* 9P G +.0

Te34e56t756 A3"8e#te9 .$ 0C

3inear ;> T8e34: (se! L# C:#;e#t56;8<#

(7)

+ @++ *+++ + *++++ ++++ ?++++ /++++ @++++ f;x> G *.*@x - L@/0.+ 9P G +./*

Te34e56t756 A3"8e#te9 .$ 0C

3inear ;> T8e34: (se! I#=e5s: C:#;e#t56;8<# + *++ ++ ?++ /++ + + + + + f;x> G - +x I + 9P G +.11

Te34e56t7569 +'0C

3inear ;> T8e34: (se! C:#;e#t56;8<# (3:/%L!

(8)

+ *++ ++ ?++ /++ -0.@ -0 -H.@ -H -L.@ f;x> G - +x - L.H/ 9P G +.1@

Te34e56t7569 +'0C

3inear ;> T8e34: (se! L# C:#;e#t56;8<# + *++ ++ ?++ /++ *+++ *@++ +++ @++ ?+++ ?@++ /+++ f;x> G H.?@x I /LH 9P G +.0L

Te34e56t7569 +'0C

3inear ;> T8e34: (se! I#=e5s: C:#;e#t56;8<#

(9)

+ + + + + + -*?.1 -*?.H -*?.@ -*?.? -*?.* f;x> G - 1/*?.@Lx I *H.1? 9P G *

Dete538#6;8<# >e E6 ? A

3inear ;> I#=e5s: 0T ($%1! L# 1

uesto ue la gr45ca de concentración vs tiempo representó el me2or a2uste

lineal se dice ue la reacción es de orden cero y la pendiente de estas

gr45cas ;a ./ y ?+ ,%> indica la 6 ue nos arro2a un valor de 1Q*+RS y

Q*+RT respectivamente# mismas ue nos servir4n para realizar la anterior

gr45ca.

%on base en la gr45ca

LnK ₌− Ea R

(

1

T

)

+ LnA

"abemos ue la pendiente de la gr45ca m₌₋9413.6=− Ea R

Ea₌

(

₋9413.6

) (

₋8.314

)

₌78264.67 J mol

"i bG*H.1? y bG3n A entonces A ;factor pre-exponencial> e LnA=e(17.93)=61220 949.44=6.12∗107

ANÁLISIS DE RESULTADOS

• UDe u$ orden es la reacciónV De Orden cero.

• U%ómo cambia la constante de rapidez de reacción con la temperaturaV 3a constante de rapidez es directamente proporcional a la temperatura.

• UWu$ valor tiene la energía de activaciónV U%u4les son sus unidadesV !nidades son Xmol. 78264.67 J

mol

• UWu$ valor tiene el factor pre-exponencialV U%u4les son sus unidadesV Yo tiene unidades# es adimensional. 61 220 949.44=6.12∗107

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CONCLUSIONES9

%ualuier reacción es mucho m4s sensible a la temperatura cuando las temperaturas son ba2as ue cuando son altas.

%uanto mayor es la 7emperatura de operación# mayor es el valor del coe5ciente cin$tico N y por tanto# mayor es la velocidad de reacción. 7ambi$n la velocidad de reacción aumenta al aumentar la temperatura ya ue al aumentar la energía cin$tica de las mol$culas# las colisiones son m4s frecuentes y la reacción se da m4s r4pidamente. 3a frecuencia de las colisiones ue se lleva a cabo en la reacción en la cual se expresa como A y se le conoce como el factor pre-exponencial de la ecuación de Arrhenius# nos da esto una relación con la constante de velocidad# ya ue la constante de velocidad es directamente proporcional a la frecuencia de colisiones.

MANEJO DE RESIDUOS9

3os residuos de las disoluciones usadas se colocaron

en un contenedor de residuos.

BIBLIOGRA2ÍA9

• 3evine# <ra. Zisicouímica. &olumen <. @[ edición. :c \ra] (ill. Espa8a. ++/. • :aron# "amuel. Zundamentos de Zisicouímica. *[ edición. Editorial 3imusa.