Reporte Prctica No. 2Efecto de la temperatura sobre la rpidez de reaccin
INTRODUCCION.
La rapidez de las reacciones se ve afectada por diversos factores, entre ellos: la temperatura, pH, catalizadores, fuerza inica, etc. Generalmente, al llevar a cabo una reaccin a una temperatura ms alta provee ms energa al sistema, por lo que se incrementa la velocidad de reaccin al ocasionar que haya ms colisiones entre partculas, como lo explica la teora de colisiones. Sin embargo, la principal razn porque un aumento de temperatura aumenta la velocidad de reaccin, es que hay un mayor nmero de partculas en colisin que tienen la energa de activacin necesaria para que suceda la reaccin, resultando en ms colisiones exitosas. La influencia de la temperatura est descrita por la ecuacin de Arrhenius. Como una regla de cajn, las velocidades de reaccin para muchas reacciones se duplican por cada aumento de 10 C en la temperatura, aunque el efecto de la temperatura puede ser mucho mayor o mucho menor que esto. Por ejemplo, el carbn arde en un lugar en presencia de oxgeno, pero no lo hace cuando es almacenado a temperatura ambiente. La reaccin es espontnea a temperaturas altas y bajas, pero a temperatura ambiente la velocidad de reaccin es tan baja que es despreciable. El aumento de temperatura, que puede ser creado por una cerilla, permite que la reaccin inicie y se caliente a s misma, debido a que es exotrmica. Esto es vlido para muchos otros combustibles, como el metano, butano, hidrgeno, etc. La velocidad de la mayora de reacciones es muy sensible a la temperatura, observndose experimentalmente que dicha velocidad aumenta con la temperatura. Esta dependencia se ve ligada a la constante de velocidad. Una de las ecuaciones ms representativas de la variacin de dicha constante con la temperatura, es la ecuacin cintica emprica de Arrhenius, formulada por l en 1889:
k = Ae-Ea/RT
La ecuacin de Arrhenius lnealizada se representa como: El parmetro A, dado por la ordenada a origen, en 1/T=0, es el factor pre-exponencial o factor de frecuencia. El parmetro A no es adimensional. Tiene las mismas dimensiones de la constante de velocidad. Por tanto, sus dimensiones varan con el orden de reaccin. Ms all que depende ligeramente de la temperatura, este efecto puede ser despreciado para pequeos intervalos de temperatura. El parmetro Ea, obtenido por la inclinacin (-Ea/R) de la recta, es la energa de activacin de la reaccin. La energa de activacin es la energa cintica mnima que los reactivos deben tener para que se
formen los productos. Esta es justamente la ms importante contribucin de Arrhenius: la proposicin de que los procesos qumicos son activados, o sea, precisan de una cierta energa de activacin para ocurrir. As, procesos con baja energa de activacin ocurren rpidamente, en cuanto procesos con elevada energa de activacin ocurren ms lentamente. La ecuacin de Arrhenius puede ser aplicada para reacciones gaseosas, lquidas y hasta reacciones heterogneas. El intervalo de temperaturas en el cual ella es vlida y amplio para reacciones elementales, restringido para reacciones complejas y corto para reacciones en cadena.
OBJETIVO. Determinar la entalpa, entropa, energa de Gibbs de activacin y estudiar experimentalmente el efecto de la temperatura sobre la rapidez de reaccin de la oxidacin del ion Yoduro por el ion persulfato.
METODOLOGA (Diagrama de flujo)
Preparar:
SISTEMA AAgregar 5 mL de solucin de persulfato de potasio y tres gotas de solucin indicadora de almidnSISTEMA BPeparar de acuerdo a la tabla y colocarlos en un termostato a temperatura ambiente
Vaciar la mezcla del tubo 1 del SISTEMA A dentro del tubo 1 del SISTEMA B. Al mismo tiempo, poner en marcha el cronometro. Colocar una barra magntica dentro del tubo y agitar.
En el instante en que el cronometro marque 1 minuto de tiempo recorrido vaciar la mezcla de otro de los tubos del SISTEMA A dentro del tubo 2 del SISTEMA B. Colocar una barra magntica dentro del tubo y agitar.
Repetir en intervalos de 1 minuto el punto 4, utilizando los tubos 3, 4, 5, y 6.
Tomar los tiempos en que cada una de las mezclas cambia a color azul.
R1ReporteR1.- Depositar los residuos en un frasco etiquetado como residuos de la reaccin entre iones persulfato y yoduro
Repetir los pasos 1 a 6 del procedimiento experimental a las siguientes temperaturas: 30, 40, 50, 60 C.
RESULTADOS.Tabla 1. Resultados de la experimentacin a las diferentes temperaturas analizadas.22C30C40C50C60CConcentracin
289188149723222.8571
653364243875526.6667
100257936722215632
133678832728017740
1430154827638124953.3333
27601580106052637380
22 C (Orden 2)
Tiempo (s)1/[I2] (M)
28922.8571
65326.6667
100232
133640
143053.3333
276080
b = 12.112
m = 0.0244
r2 = 0.9566
30 C (Orden 2)
Tiempo (s)1/[I2] (M)
18822.8571
36426.6667
57932
78840
154853.3333
158080
b = 14.632
m = 0.0331
r2 = 0.8525
40 C (Orden 2)
Tiempo (s)1/[I2] (M)
14922.8571
24326.6667
36732
32740
27653.3333
106080
b = 19.253
m = 0.0575
r2 = 0.7923
50 C (Orden 2)
Tiempo (s)1/[I2] (M)
7222.8571
8726.6667
22232
28040
38153.3333
52680
b = 11.516
m = 0.1185
r2 = 0.9402
60 C (Orden 2)
Tiempo (s)1/[I2] (M)
3222.8571
5526.6667
15632
17740
24953.3333
37380
b = 13.932
m = 0.1644
r2 = 0.9479
ANLSIS DE RESULTADOS.1. Determinacin de la constante de rapidez.
22 C
30 C
40 C
50 C
60 C
2. Mtodo Grfico
3. Factor de frecuencia y la energa de activacin.
22 C
30 C
40 C
50 C
60 C
20 C
30 C
40 C
50 C
60 C
4. Determinar H, G y S a 40 C de acuerdo a la teora del estado de transicin.LaTeora del Estado de Transicines una teora que explica lavelocidad de reaccindereacciones qumicas elementales. La teora asume la existencia de un tipo especial deequilibrio qumico(cuasi-equilibrio) entre los reactivosy el complejo activado oestado de transicin, una estructura intermedia inestable por su alta energa.
K= (1)K=Constante de velocidadKB=Constante de BoltzmanT=TemperaturaLinealizando ecuacin (1)
m=0.0038m=
-0.03159472
CONCLUSIN. De manera experimental al observar los resultados de sta prctica y comparndola con los resultados de la prctica pasada, donde la temperatura siempre fue constante podemos asegurar que el incremento de la temperatura influye de manera directa en la cintica de la reaccin, lo cual es justificable con la bibliografa al hablar de la teora de Arrenius, as como la teora de las colisiones. Dado que concluimos que la temperatura influye directamente con la cintica de la reaccin, tambin es importante resaltar que el xito o el fracaso de esta experimentacin es afectada por las condiciones experimentales, es decir el sistema tiene que estar sumamente controlado para que los resultados sean confiables y por lo tanto reproducibles
Se determin que existe una dependencia entre la velocidad de reaccin y la temperatura en donde a mayor temperatura el valor de la constante de rapidez aumenta. Esto se pudo comprobar por medio de los clculos para su obtencin por ambos mtodos, el grfico e integral.
Se calcularon las constantes de la ecuacin de Arrhenius que son la energa de activacin (Ea) as como el factor de frecuencia de arrhenius (A) a partir de la grfica del ln k en funcin del inverso de la temperatura (1/T).
BIBLIOGRAFA. Laidler,K. (2007). Fisicoqumica. Edit. Patria. Mxico. Pp 65 Levine, I. (2004). Fisicoqumica. Vol. II. 5 ed, Edit. Mc Graw Hill. Espaa. pp 90 Logan, S. R. (200) Fundamentos de Cintica Qumica Edit. Addison Wesley Iberoamericana, Madrid pp 78