FISICOQUIMICA AMBIENTAL Fase III: Ciclo de la tarea
ANGELICA MARIA PEINADO COD. 52.995.372 WILLIAM SNEYDER MONTEALEGRE COD. 98020560126 JHON DARWIN GUARNIZO COD. 7.717.528 ROLANDO ANTONIO VARGAS COD. 7.708.912
Tutor: DIANA SHIRLEY MURILLO
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA PROGRAMA INGENIERÍA AMBIENTAL CEAD NEIVA 2016
ANEXO 2
EJERCICIO 1 Calcule el orden de la reacción y la constante de velocidad de la reacción A + B ↔ C, a partir de los siguientes datos, obtenidos a cierta temperatura. [A] 0.30 0.30 0.60 m
[B] 1.20 2.40 1.20
Velocidad (M/s) 1.70x10-1 6.80x10-1 1.70x10-1
n
V =K [ A ] [ B ]
Se escoge la muestra 1 y 2 para calcular el orden de B m
n
m
n
V 1 =K 1 [ A ] [ B ] V 2 =K 2 [ A ] [ B ]
Como la temperaturas son iguales las K también son iguales K 1 = K2 m
n
1.70∗10−1 [ 0.30 ] ∗[ 1.20 ] = 6.80∗10−1 [ 0.30 ] m∗[ 2.40 ] n 1 1 = 4 2
n
()
n=2 Se escoge la muestra 1 y 3 para calcular el orden de A m
n
1.70∗10−1 [ 0.30 ] ∗[ 1.20 ] = 1.70∗10−1 [ 0.60 ]m∗[ 1.20 ] n
1=
1 2
m
()
m=0 Se escoge la muestra para calcular K 0
V =K [ A ] [ B ]
2
2
V =K [ B ]
2
1.70∗10−1=K [ 1.20 ]
K=0.118
L mol∗s
El Orden de la Reacción es de cero para A y de 2 para B así tenemos que el orden global de la reacción es de 2. EJERCICIO 2 Determine el orden de la reacción y la velocidad inicial de desaparición de X cuando su concentración es 0.80M y la de Y es 0.70M. Asumiendo la reacción X + Y ↔ Z, a partir de los siguientes datos tomados a 420 K. Velocidad inicial de [X]
[Y]
desaparición de X
1.10 2.20 4.40 2.20 4.40
0.50 0.30 0.60 0.60 0.30
(M/s) 0.053 0.127 1.020 0.254 0.509
m
V =K [ X ] [ Y ]
n
Para determinar el orden de reacción de la variable Y tomamos los ensayos 2 y 4 y planteamos el siguiente sistema de ecuaciones. m
n
V 2 0,127 K [ 2,20 ] [ 0,3 ] = = V 4 0,254 K [ 2,20 ]m [ 0,6 ] n n
[]
1 1 = 2 2 n=1
Para determinar el orden de reacción de la variable X tomamos los ensayos 3 y 4 y planteamos el siguiente sistema de ecuaciones.
V 3 1,020 K [ 4,40 ] m [ 0,6 ]n = = V 4 0,254 K [ 2,20 ] m [ 0,6 ]n 4=[ 2 ]
m
m=2 Ahora tomamos un ensayo cualquiera de los realizados en la práctica y con los datos de este determinamos el valor de k, para este caso hacemos uso del ensayo 1.
Vel=0,053 M /s
[ X ] =1,10
[ Y ] =0,50 2
V =K [ X ] [Y ] Remplazamos los datos del ensayo 1 en la ecuación particular.
2
0,053=K [ 1.10 ] [0,5] K=0.876 mol−2 L2 seg−1 Para calcular la velocidad cuando X=0,80 y Y=0,70 −2
2
−1
V =0.876 mol L seg
[
mol 0,80 l
2
][
0,70
mol L
V =0.329
]
M s
EJERCICIO 3 Determine gráficamente la energía de activación para la reacción de descomposición del óxido nitroso en una molécula de nitrógeno y un átomo de oxígeno. Considerando las constantes de velocidad de segundo orden medidas a diferentes temperaturas que se presentan a continuación.
T (°C)
K (1/Ms)
600
1,87E-03
650
0,011
700
0,057
750
0,244
En la conversión de datos se obtiene:
ln k
1/T ( K −1 )
-6,28
0,00114528
-4,51
0,00108325
-2,86
0,00102759
-1,41
0,00097737
Conocemos que la energía de activación se define mediante la ecuación de Arrhenius,
K= A∗e
−EA RT
Aplicamos logaritmo natural sobre la ecuación para poder despejar la energía de activación y tenemos
EA ∗1 R ln K=LnA− T La ecuación anterior al compararla con la ecuación de la línea recta nos indica que
y=mx +b Donde la pendiente es
m=
−EA R
así al graficar obtenemos
0 -1
0
-2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
f(x) = - 29061.21x + 26.99
-3 Ln (K) -4 -5 -6 -7 Temperatura -1 (1/K)
Al obtener la ecuación de la recta por medio de Excel podemos concluir que la energía de activación es iguala a:
−EA =−29061 R EA=29061mol∗8,314
J mol∗K EA=241,61
KJ K
ANEXO 3 Fisicoquímica a evaluar A partir de la caracterización base presentada en el entorno de conocimiento, genere la siguiente tabla:
BIBLIOGRAFIA Chang, R., & College, W. (2004). Química. Capítulo 13: Cinética Química. Recuperado
el
10
de
octubre
de
2015
de,
http://es.slideshare.net/kepp29/libro-quimica-general-7th-edicion-raymondchang Granados, J. (2011). Modulo del curso Fisicoquímica Ambiental. Capítulo 3: Cinética de procesos químicos. Bogotá: Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD. Universidad Nacional Abierta y a Distancia Unad. Guía Integrada 358115. Extraído
el
25
de
Marzo
de
2016.
URL
disponible
http://datateca.unad.edu.co/contenidos/358115/3581152015.II/Entorno_Conocimiento/GUIA_INTEGRADA358115II2015.pdf
en:
