Añ od el ac on s o l i d a c i ó nd e l Ma rd eGr a u
“
”
“FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y PETROQUIMICA” PETROQUIMICA”
DOCE DOCENT NTE E
: MA MARA RA E. MA MARR RRER EROS OS CORD CORDER ERO O
ESCUELA
: INGENIERIA QUIMICA
CURSO
: LABORAT LABOR ATORIO ORIO
CICLO
: II CICLO
INTEGRANTES: FLORES ALCA OLENKA STEFANY TORRES SARAVIA DEYANIRA ESTRELLA ESTRELL A PACHAS SOTELO JHONATAN ENRIQUE MARTINEZ RAMOS VICTOR HUGO
ICA – PERU
CINÉTICA QUÍMICA
201
Página 1
INTRODUCCION: Para que una reacción química tenga lugar no sólo es necesario que esté favorecida termodinámicamente, sino que además, es necesario que se dé a una velocidad suficiente. La combustión del fósforo de una cerilla es un fenómeno rápido, pero el fósforo permanece en contacto con el oxígeno del aire sin alterarse, a menos que el calor del roce inicie el proceso. En algunos casos interesa acelerar las reacciones químicas, como en los procesos industriales de fabricación de productos. En otras ocasiones interesa retardar los procesos, como en la conservación de alimentos. La cinética química estudia la velocidad a la que ocurren las reacciones químicas, los factores que la determinan, las leyes y teorías que la determinan. En este tema estudiaremos la velocidad en la que ocurren las reacciones, los factores que modifican dica velocidad y las teorías que permiten explicar dicos factores. !eremos !eremos los distintos tipos de catali"adores y su mecanismo de actuación, así como algunas de sus aplicaciones industriales.
!#$%&'%()*%+( !#$%&'%( )*%+( $E L *+(*E(-*%+( *+(*E(-* %+( / %(-E!L+ %(-E!L+ $E -%E'P+
CINÉTICA QUÍMICA
Página 2
OBJETIVOS •
•
•
*onocer el significado de la velocidad de una reacción. %dear y valorar experiencias que permita obtener la ecuación de velocidad de una reacción. *onocer las teorías que explican cómo transcurren las reacciones químicas, es decir, la evolución de la energía del sistema a medida que se produce la reacción. !alorar !alorar la importancia de los catali"adores como modificadores de la velocidad de una reacción.
MARCO TEORICO
CINÉTICA QUÍMICA
Página 3
CIN!TICA QU"MICA Este campo estudia la velocidad de reacción de los procesos químicos en función de la concentración de las especies que reaccionan, de los productos de reacción, de los catali"adores e inibidores, inibidores, de los diferentes medios disolventes, disolventes, de la temperatura, y de todas las demás variables que pueden afectar a la velocidad de una reacción. *uando algunas sustancias reaccionan reaccionan lo acen en forma lenta, por e0emplo el ierro en presencia de aire1 otras reaccionan rápidamente, como el sodio también en presencia de aire1 y ay sustancias como el papel en presencia de aire que no reaccionarían 0amás sin el auxilio del fuego, pero una ve" comen"ada la reacción ésta se desarrolla rápidamente.
!elocidad de las reacciones químicas2 &e define la velocidad de una reacción química como la cantidad de sustancia formada 3si tomamos como referencia un producto4 o transformada 3si t omamos como referencia un reactivo4 por unidad de tiempo. La velocidad de reacción se expresa de la siguiente forma2 mole mo less o gr gram amos os de su susta stanc ncia iass que que rea reacci ccion onan an po porr lit litro ro !elocidad #
tiempo en segundos
# ∆ C ∆ t
5actores que modifican la velocidad de las reacciones a4 (atur (atural ale"a e"a de de los rea reacta ctante ntes2 s2 La naturale"a de los reactantes ace referencia a la conformación y estructura del reactivo, es decir a si es iónico, covalente, sólido, líquido o gaseoso1 lo que determina la velocidad de reacción de los mismos cuando se reali"a una reacción química. La mayor o menor velocidad una reacción depende de las características de las sustancias reaccionantes. reaccionantes. Por e0emplo en una solución acuosa las sustancias que forman iones reaccionan con una gran velocidad, difícil de medir, como un la neutrali"ación acido6base. En cambio, las reacciones que ocurren entre moléculas son más lentas y, por tanto, su velocidad es más fácil de medir. *uando intervienen sustancias sustancias sólidas, la velocidad de reacción varía dependiendo de la superficie de contacto. b4 *onc *oncen entr trac ació ión2 n2 La velocidad de una reacción química es proporcional a la concentración en moles por litro 3moles/litro4, de las sustancias reaccionantes. reaccionantes. &i dos sustancias omogéneas y 7 3gases o soluciones4 reaccionan2 8 7 * 8 $ La velocidad de la reacción es2 ! # 9:97:
CINÉTICA QUÍMICA
Página 4
En la que los corcetes se;alan concentraciones concentraciones molares por litro. +bservemos que si duplicamos la concentración, por e0emplo, de la sustancia , la velocidad de la reacción se duplica2 !< # =9:97:
c) Tem empe pera ratu tura ra:: Segn !a Te"r#a Te"r#a Cin$tica% !a ! a temperatura aumenta !a energ#a cin$tica &e !a' m"!$cu!a' " i"ne' ( p"r c"n'iguiente e! m"imient" &e e't"'% c"n !" cua!% aumenta !a p"'i*i!i&a& &e c+",ue' entre !a' m"!$cu!a' " i"ne' &e !"' reacti"'% aumentan&" !a p"'i*i!i&a& &e ,ue "curra !a reacci-n " ace!eran&" una reacci-n en &e'arr"!!". Sin em*arg"% e! increment" &e !a e!"ci&a& &e !a reacci-n n" &epen&e tant" &e! increment" &e! nmer" &e c"!i'i"ne'% c-m" &e! nmer" &e m"!$cu!a' ,ue +an a!can/a&" !a energ#a &e actiaci-n. 0a e!"ci&a& &e una reacci-n crece% en genera!% c"n !a temperatura% ( 'e &up!ica% apr"ima&amente% p"r ca&a 1 C ,ue aumenta !a temperatura. &) Super Supercie cie &e c"ntac c"ntact" t" Cuan&" una " t"&a' !a' 'u'tancia' ,ue 'e c"m*inan 'e +a!!an en e'ta&" '-!i&"% !a e!"ci&a& &e reacci-n &epen&e &e !a 'upercie epue'ta en !a reacci-n. Cuan&" !"' '-!i&"' e'tán m"!i&"' " en gran"'% aumenta !a 'upercie &e c"ntact" ( p"r c"n'iguiente% aumenta !a p"'i*i!i&a& &e c+",ue ( !a reacci-n e' má' e!"/. 0" mi'm" "curre cuan&" !a' 'u'tancia' reacci"nante' n" '"n mi'ci*!e' entre '#% c"m" p"r e5emp!"% en !a +i&r-!i'i' neutra &e un aceite% 'e +ace reacci"nar $'te c"n agua% para !"grar!"% e! agua &e !a parte in6eri"r 7rec"r&em"' ,ue e! aceite e' má' !iian" ,ue e! agua) 'e recircu!a +acia !a parte 'uperi"r r"cián&"!a '"*re !a 'upercie &e! aceite. 8tr" e5emp!" 'er#a e! &e un 9i!" &e iruta &e ma&era% ,ue 'e ,uema má' rápi&" ,ue un tr"nc" &e un 9i!" &e ma'a. e) Ca Cata ta!i !i/a /a&" &"rre' Se !!aman cata!i/a&"re' a !a' 'u'tancia' ,ue interienen en !a' reacci"ne'% ace!erán&"!a' " retar&án&"!a' ( ,ue 'iguen pre'ente' a! na!i/ar !a reacci-n% e' &ecir ,ue n" 'e c"n'umen en e'ta% n" '"n parte &e !"' pr"&uct"' reacci"nante'. 0a' 'u'tancia' ,ue retar&an !a e!"ci&a& &e reacci-n 'e &en"minan in+i*i&"re'. P"r e5emp!"% aa&ien&" &i-i&" &e mangane'" 7Mn8 2) a! per-i&" &e +i&r-gen" 7;282)% 'e "*'era ,ue 'e &e'c"mp"ne !i*eran&" a*un&ante "#gen": =>=+= 8 n'n+= ? =>=+ 8 += 3g4 8 n'n+= 3rápida4
CINÉTICA QUÍMICA
Página <
PROCEDIMIENTO E#PERIMENTAL A$ NATURALEZA DE LOS REACTANTES a.@4 Acido *lorídrico 3>*L4 B *inta de 'agnesio +2
Mg
HCl → MgCl + H 2
+
N
Tc
= mue'tra
>?@A
?A@
T
1
24
.1g
3m!
M
23.2'
2
24
.1g
m!
M
2B.1'
3
24
.1g
Bm!
M
24.B'
a.=4 Acido *lorídrico 3>*L4 B Lamina de luminio Al
+3
+ HCl→ HCl → AlCl+ H
2
N
Tc
= mue'tra
>?@A
?A@
t
1
24
.1g
3m!
M
33.4'
CINÉTICA QUÍMICA
Página
2
24
.1g
m!
M
<4.1<'
3
24
.1g
Bm!
M
1m% 2'
B$ REACCIONES EN SOLUCI%N SOLUCI%N ACUOSA b.@4 (itrato de Plata B Acido *lorídrico AgN O 3 + HCl→ HCl → AgCl ↓ + HN O 3
C Precipitado
esultado2 *olor blanco
b.=4 (itrato de Plomo B Doduro de potasio Pb ( N O 3)2 + IK → KN O 3+ Pb I 2 ↓
esultado2 *olor amarillo
CINÉTICA QUÍMICA
Página
C Precipitado
CUESTIONARIO a) ¿Qué factore factore afecta !a "e!oc#$a$ $e reacc#%& ' $ef(&a!o c#te ee*+!o, Co&ce&trac#%& $e !o RSe pue&e c"mpr"*ar cient#camente ,ue !a e!"ci&a& crece cuan&" !" +acen !a' c"ncentraci"ne' &e !a' e'pecie' reacci"nante'. P"r !" genera!% en !a ma("r#a &e !a' reacci"ne'% !a e!"ci&a& e' &epen&iente &e !a c"ncentraci-n ,ue +a(a &e !"' reacti"'% 'in em*arg"% ei'ten ei'ten ca'"' en !"' ,ue !a e!"ci&a& &e reacci-n &epen&e &e !a' c"ncentraci"ne' &e ca&a e'pecie ,ue n" aparecen en !a ecuaci-n e'te,ui"m$trica &e !a reacci-n pr"*!ema. D'" e' &e*i&"% a ,ue e! mecani'm" p"r e! cua! tienen !ugar &ic+a' reacci"ne'% e' &ecir% !a 6"rma c"m" !"' reacti"' 'e tran'6"rman en pr"&uct"'% tiene !ugar &e una manera c"mp!e5a. P"r !" cua!% !a c"mpr"*aci-n cient#ca &e !a e!"ci&a& &e reacci-n pr"p"rci"nará una in6"rmaci-n &e uti!i&a& para p"&er c"n"cer e! mecani'm" &e !a reacci-n. D5emp!": Na2 S O 3( ac )+ O2( g ) ∋ Na 2 S O4
Te*+eratura Dn ca'i t"&"' !"' ca'"'% e!ear !a temperatura &e !"' pr"&uct"' ,u#mic"' aumenta !a e!"ci&a& &e 'u reacci-n. D'ta reacci-n 'e &e*e a un 6act"r c"n"ci&" c"m" Eenerg#a &e actiaci-n.E 0a energ#a &e actiaci-n para una reacci-n e' !a energ#a m#nima ,ue &"' m"!$cu!a' nece'itan c"n e! n &e c+"car 5unt" c"n !a 6uer/a 'uciente para reacci"nar. A me&i&a ,ue aumenta !a temperatura% !a' m"!$cu!a' 'e mueen c"n má' 6uer/a% ( má' &e e!!a' tienen !a energ#a &e actiaci-n re,ueri&a% aumentan&" !a e!"ci&a& &e !a reacci-n. Una reg!a mu( *á'ica e' ,ue !a e!"ci&a& &e reac reacci ci-n -n 'e &up! &up!ic ica a p"r p"r ca ca&a &a 1 gra& gra&"' "' Ce Ce!' !'iu iu'' &e aume aument nt" " &e !a temperatura. CINÉTICA QUÍMICA
Página F
D5emp!": D't" ep!ica p"r ,u$ para eitar !a putre6acci-n &e !"' a!iment"' !"' metem"' en !a neera " en e! c"nge!a&"r. P"r e! c"ntrari"% 'i ,uerem"' c"cinar!"'% !"' intr"&ucim"' en e! +"rn" " en una ca/ue!a pue'ta a! 6ueg".
Cata!#.a$or Cata!i/a&"re' Cata!i/a&"re' tra*a5an para aumentar !a e!"ci&a& &e una reacci-n. Un cata!i/a&"r 6unci"na cam*ian&" e! mecani'm" 6#'ic" n"rma! &e !a reacci-n a un nue" pr"ce'"% ,ue re,uiere men"' energ#a &e actiaci-n. D't" 'ignica ,ue a cua!,uier temperatura &a&a% má' m"!$cu!a' p"'eerán ,ue !a energ#a &e actiaci-n in6eri"r ( reacci"narán. 0"' cata!i/a&"re' cata!i/a&"re' !"gran e't" en una arie&a& &e manera'% aun,ue un pr"ce'" ,ue e! cata!i/a&"r acte c"m" una 'upercie en &"n&e !a' e'pecie' ,u#mica' '"n a*'"r*i&a' ( reteni&a' en una p"'ici-n 6a"ra*!e para !a reacci-n p"'teri"r. D5emp!": Dn !a' mene'tra' e! car*"nat" &e '"&i" 6unci"na c"m" cata!i/a&"r 0a' itamina' tam*i$n actan c"m" cata!i/a&"re' cata!i/a&"re'
/rea 0u+er1c#a!e $e !o RPara !a' reacci"ne' ,ue imp!ican un" " má' '-!i&"'% reactante' &e 6a'e a grane!% e! área &e 'upercie epue'ta &e 6a'e '-!i&a ,ue pue&e a6ectar a !a ta'a. D! e6ect" ,ue 'e e n"rma!mente e' ,ue cuant" má' gran&e e' e! área &e !a 'upercie epue'ta% má' rápi&a 'erá !a ta'a. D't" "curre p"r,ue una 6a'e &e ma("r n" tiene ta! c"ncentraci-n% p"r !" ,ue '-!" pue&e reacci"nar en !a 'upercie epue'ta. Un e5emp!" 'er#a !a "i&aci-n &e una *arra &e +ierr"% ,ue pr"ce&erá má' rápi&amente 'i 'e ep"ne má' 'upercie &e !a *arra. D5emp!": 0a' pa'ti!!a' cuan&" !a' ingerim"' m"!i&"' tiene un e6ect" má' rápi&" en nue'tr" "rgani'm" ,ue cuan&" !a' ingerim"' entra'.
&$ I'()*+,- I'()*+,-): ): /C 344)' 344)' 5* 643)** 643)** 64 4)733, 4)733,')* ')* ,',37*8 ,',37*8 eacciones iónicas. En la combinación de sustancias ay ganancia y pérdida de electrones. La ,',973,' es el fenómeno químico o químico o físico físico mediante mediante el cual se producen iones iones,, estos son átomos átomos o o moléculas cargadas eléctricamente debido eléctricamente debido al exceso o falta de electrones respecto a un átomo o molécula neutra. la especie química con más electrones que el átomo o molécula neutros se le llama anión anión,, y posee una carga neta negativa, y a la que tiene ti ene menos electrones catión catión,, teniendo una carga neta positiva. >ay varias maneras por las que se pueden formar iones de átomos o moléculas.
CINÉTICA QUÍMICA
Página B
3$ /Q *' 37+;5,*,* < 7+37+;5,*,* 3,+) )=)65* >) 4)733,')* 73*7* +7'> )' 3)'+7 4)73+7'+)* < 64>3+*8 .C7+;5,*,* ?)+)4-')72 Los reactivos y productos están en fases distintas. EE'PL+2 La descomposición del peróxido de idrógeno transcurre lentamente, en *ondiciones normales. &in embargo cuando se le a;ade yoduro de potasio en $isolución, ocurre a gran velocidad. >=+= 3aq4 ? >=+ 3l4 8 @/= += 3g4
.C7+;5,*,* ?-')72 Los reactivos y el catali"ador están dispersos en una sola fase, generalmente liquida. EE'PL+2 *uando se utili"a níquel como catali"ador, la reacción entre el *+ y el >= produce metano, segFn la reacción2 *+ 3g4 8 G >= ? *>H 3g4 8 >=+ 3g4 'ientras si se utili"a óxido de cinc, se forma metanol2 *+ 3g4 8 = >= ? *>G+> 3g4
.C7+;5,*,* )'9,;+,372 La en"imas son catali"adores biológicos que aumentan la velocidad de las reacciones bioquímicas. . AUTOCATALISIS: La auto B catálisis es el proceso mediante el cual un compuesto químico induce y controla una reacción química sobre sí mismo. Los compuestos auto B catalíticos no son catali"adores en sentido estricto ya que su estructura química resulta alterada durante el proceso. (o obstante el compuesto no se destruye pudiendo mantener sus propiedades auto B catalíticas. )na de las primeras reacciones cuyo estudio cinético fue abordado es la reacción redox entre el permanganato y el ácido oxálico2 .'n+H6 8 I3*++64= 8 @J>8 ? ='n8= 8 @K*+= 8 >=+ El comportamiento de esta reacción r eacción se debe a que está catali"ado por el ión 'n8= y en ausencia la reacción es lenta. l enta. Este comportamiento es el que se llama auto B catálisis.
3$ /L7 4)733,' 4)733,' @) @) 344) 344) )'+4) +,*57+ +,*57+ >) *>, *>, < )5 ;3,> 354?>4 354?>4,3 ,3 7&* )' *53,' 73*7 365) 3' 57 ()53,>7> >) 4)733,' @,37 >) 7 3'3)4 57 4)733,'8 CINÉTICA QUÍMICA
Página 1
(a=&=+G3ac4 8 =>*l3ac4
>=+3l4 8 &+=3g4 8 &3s4 8 =(a*l 3ac4
La reacción genera agua 3liquido4, = moles de cloruro de sodio en solución acuosa, anídrido sulfFrico 3gas4 y a"ufre 3solido4.
CONCLUSION En esta práctica de cinética química química pudimos ver que la concentración concentración 0uega 0uega un papel importante en este tema ya que las muestras mientras mayor concentración tengan reaccionan reaccionan más rápido que las que tienen menor concentración como fue el caso del primer experimento 3naturale"a de los reactantes4 donde se le adicionó trocitos trocitos de cinta de magnesio magnesio 3'g4 a los tubos de ensayo que contenían Acido *lorídrico 3>*l4, también se pudo observar que la velocidad de las reacciones si se ve afectada por la variación de temperatura esto sucedió cuando se adiciono lamina de aluminio 3l4 a los tubos de ensayo que contenían Acido *lorídrico 3>*l4 donde el calor actuó como catali"ador , en el segundo experimento 3reacciones 3reacciones en soluciones acuosa4 se puede observar la formación de un precipitado.
CINÉTICA QUÍMICA
Página 11
RECOMENDACIONES %ngresar al laboratorio siempre con nuestro EPP 3equipo de protección personal4 como 2 'andil Lentes de protección Muantes
tapaboca
)tili"ar con los materiales del laboratorio.
cuidado y precaución
l terminar de reali"ar los experimentos experimentos lavar los materiales utili"ados. CINÉTICA QUÍMICA
Página 12
Lavarse bien las manos al terminar la l a practica con abundante agua y 0abón.
d4
CINÉTICA QUÍMICA
Página 13
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
•
•
•
•
•
• •
•
ttp2//quimica.laguia=KKK.com/reacciones6quimicas/factores6que6 afectan6a6la6velocidad6de6reaccionNix""HOeGDfd= ttp2//elfisicoloco.blogspot.pe/=K@=/@@ ttp2//elfisicoloco.blogspot.pe /=K@=/@@/factores6que6afectan6la6veloc /factores6que6afectan6la6velocidad6 idad6 de.tml ttp2//QQQ.eoQenespanol.co ttp2//QQQ. eoQenespanol.com/cinco6factores6afectan6veloc m/cinco6factores6afectan6velocidades6 idades6 reaccion6infoRGHS@IG/ ttp2//elfisicoloco.blogspot.pe/=K@=/@@ ttp2//elfisicoloco.blogspot.pe /=K@=/@@/factores6que6afectan6la6veloc /factores6que6afectan6la6velocidad6 idad6 de.tml ttp2//QQQ.eoQenespanol.co ttp2//QQQ.eoQenespanol.com/cinco6factores6afectan6veloc m/cinco6factores6afectan6velocidades6 idades6 reaccion6infoRGHS@IG/ ttp2//tml.rincondelvago.com/autocatalisis.tml ttp2//recursostic.educacion.es/neQton/Qeb/materiales ttp2//recursostic.educac ion.es/neQton/Qeb/materialesRdidacticos/cinetic Rdidacticos/cinetic aRquimica/aulacineticaquimica.pdf ttp2//datateca.unad.edu.co/contenidos/HK@I ttp2//datateca.unad.edu .co/contenidos/HK@IS/modulo/=J=RautoRR S/modulo/=J=RautoRRcatlis catlis is.tml
CINÉTICA QUÍMICA
Página 14
"'>,3) %(-+$)**%+( Pág. = +7E-%!+& Pág. G '*+ -ET%*+ Pág. H B I P+*E$%'%E(-+ P+*E$%'%E( -+ EUPE%'E(-L Pág. J – *)E&-%+(%+ Pág. 6 @K *+(*L)&%T( Pág.@@ E*+'E($*%+(E& E*+'E($* %+(E& Pág. @@ E5EE(*%& 7%7L%+MA5%*& Pág.@G
CINÉTICA QUÍMICA
Página 1<