INFORME-N15-CATALISIS-DEL-PEROXIDO-DE-HIDROGENO (2)

UNI VERSI DAD NACI ONALMAYOR DE SAN MARCOS ( UNI NI VERS RSI DAD DE DEL PERÚ,DECANA DE AMÉRI RI CA)

FACULTAD DE QUÍ MI CA E I NGENI ERÍ A QUÍ MI CA E. A. P.I NGENI ERÍ A QUÍ MI CA 0. 72 DEPARTAME MENTO DE ACADE DEMI MI CO DE FI SI COQUÍ MI CA

LABORATORI O DE FI SI COQ OQUÍ MI CA I I PRÁCTI CA N° 15 DESCOM OMPOSI CI ÓN CATALÍ TI CA DELH2O2 PROFESOR:

ANÍ BALFI GUEROATAUQUI NO

ALUMNOS: CHÁ HÁVEZHUAMA MANÍ ,DAMI MI ÁNDANI EL

11070033

FI GUEROAAYALA,BRANCOJOSÉ

11070116

Laboratorio de Fisicoquímica II UNMSM LEI VAMEJÍ A,OSCARDANI EL

FECHA HADE DELAPRÁCTI CA:

LUNES10/06/13

FECHA DE DE ENTREGA:

LUNES17/06/13

TURNO:

LUNES1316HORAS

GRUPO:

11070173

A–B

Ci udadUni versi tari a,Juni odel2013

Í NDI CE

nt r oducci ón  I  Resumen nci pi osTeór i cos  Pri al l esExperi ment al es  Det asdeDat osyResul t ados  Tabl empl odeCál cul os  Ej i si syDi scusi óndeResul t ados  Anál usi onesyRecomendaci ones  Concl bl i ograf í a  Bi ce  Apéndi Cuest i onar i o • Ot r os • • Gr áficas • Hoj adeDa Dat os

. 3 . 4 . 5 . 11 . 13 . 17 . 19 . 20 . 22 . 23 . 23 . 25 . 29 . 35

2

Laboratorio de Fisicoquímica II UNMSM LEI VAMEJÍ A,OSCARDANI EL

FECHA HADE DELAPRÁCTI CA:

LUNES10/06/13

FECHA DE DE ENTREGA:

LUNES17/06/13

TURNO:

LUNES1316HORAS

GRUPO:

11070173

A–B

Ci udadUni versi tari a,Juni odel2013

Í NDI CE

nt r oducci ón  I  Resumen nci pi osTeór i cos  Pri al l esExperi ment al es  Det asdeDat osyResul t ados  Tabl empl odeCál cul os  Ej i si syDi scusi óndeResul t ados  Anál usi onesyRecomendaci ones  Concl bl i ograf í a  Bi ce  Apéndi Cuest i onar i o • Ot r os • • Gr áficas • Hoj adeDa Dat os

. 3 . 4 . 5 . 11 . 13 . 17 . 19 . 20 . 22 . 23 . 23 . 25 . 29 . 35

2

Laboratorio de Fisicoquímica II UNMSM

I NTRODUCC CI I ÓN

Cat ál i si ses una al t er aci ón del a vel oci dad deuna r eacci ón quí mi ca,pr oduci da porl a pr esenci adeunasust anci aadi ci onal ,l l ama madacat al i zador ,quenor esul t aquí mi came ment e al t er adaenelt r anscur sodel ar eacci ón. Laut i l i zaci ón deconver t i dorescat al í t i cosparaelcont r oldeemi mi si ón decont ami mi nant esen l osescapesdel osaut omó móvi l esesunadel asmásnuevasapl i caci onesdel oscat al i zadore s. En l aact ual i dad,enl osEst adosUni dosdeNort eamé méri ca,l ama mayorí adel osaut osvi enen equi pados con un di sposi t i vocat al í t i co queha per mi t i do di smi mi nui ra ni vel esbast ant es baj os l a concent r aci ón de l os cont ami nant es más usual es pr oduci dos dur ant el a comb mbust i óndel agasol i na. La ci nét i ca quí mi ca t i eneun amp mpl i or ango de apl i caci ón t ant o a ni veli ndust r i alcomo mo f arma macol ógi co.En l as i ndust ri as de al i ment os se es t udi a elt i emp mpo de vi da de l os enl atadosyl osposi bl esef ect osqueconl l evan elcamb mbi odecatal i zadoresparaevi t arsu descomp mposi ci ón,en l af arma macol ogí a seest udi a elt i emp mpo de vi da de una medi ci na o t amb mbi éncuánt odemo mor aunf árma macoenhaceref ect oenelor gani smo mo. El per óxi do de hi drógeno ( H2O2) es conoci do por se r un poder oso oxi dant e. Las apl i caci ones de l os per óxi dos son muy ve r sát i l es.Pasan de l a pel uquer í a donde se emp mpl ean ent i nt esparaacl ararelpel ohast aen comb mbust i bl esdecohet es.En l ai ndust ri a quí mi caseut i l i zanenl aobt enci óndel osepóxi dos,endi ver sasr eacci onesdeoxi daci ón.

3


RESUMEN Elobj et i vo de est a pr áct i ca es det er mi nar l a const ant e de l a vel oci dad de r eacci ón a di f erent est emperat ur as;asícomo l aenergí adeacti vaci ónyelordendel areacci ón. Las condi ci onesdel aborat ori oal a cualsedesarr ol l ó est a exper i enci a f uer on a 756 mmHg,aunat emper at ur ade 20° C,yaunahumedadr el at i vade 97%. Basándoseen l aLeydeacci ón de Masas,l acualseexpr esa que:“ La vel oci dad deuna r eacci ón quí mi caespr opor ci onalal asconcent r aci onesdel assust anci asr eacci onant es” , yconl aecuaci óndeArr heni ussehal l ól a Ener gí adeAct i vaci ón(

Ea

)del areacci ón.

Par a el l o se usó elmét odo gasomét r i co par a obt ener val or es que r epr esent ados en gr áficas se hal l a elor den y l a const ant e de vel oci dad de r eacci ón a dos di f er ent es t emper at ur as( 25°y 30°C) .Y con es t osnuev osval or esseconst r uyeunanuev agr áfica paral aobt enci óndel aConst ant edeAct i vaci ón

E a

) .

Tr abaj amos con un equi po l l amado t er most at o.Pri mer ot r abaj amos a 25º C,donde l a pr i mer amedi ci ón devol umen f ue3. 2 ml . ,segui most omando medi ci onescon i nt er val os de60shast avol umeni nfini t ode15. 5ml .Lomi smor eal i zamos paraunat emper at ur ade t r abaj oahor ade30º C yl apri mer amedi ci ónf ue3. 6mll ogr andounvol umeni nfini t o de 18ml . Losre sul t adosdel aexper i enci a a25º Cl ar eacci ón f uedepri meror den,l aconst ant ede vel oci dadder eacci ón

−3

2.89 × 10

,para30º C l ar eacci ón f uet ambi éndepri meror den,

l a const ant e de l a ve l oci dad de r eacci ón r eacci ón ln

k 2 k 1

es de

(

E a T 2−T 1

=

R

T 2 T 1

)

−3

2.31× 10

l a ener gí a de act i vi dad de l a

−8038.08 cal / mol , ut i l i zando l a f ór mul a de Arr heni us:

,dandounaval ornegat i vodel aener gí adeact i vaci ón est odebi doa

quesepr epar óunanuev asol uci óndeFeCl3 al t er andol avel oci dad derxn.Enconcl usi ón

4

Laboratorio de Fisicoquímica II UNMSM elordendel ar eacci ón esi ndependi ent edel at emper at ur ayqueelusodeuncat al i zador acel eral avel oci daddereacci ón. Serecomi enda agregarr ápi dament eelper óxi do alr eact oryaquel a descomposi ci ón es i nst ant ánea,mant enermenos de 1 mi nut o abi er t al al l avede l a bur et a par a permi t i r escapar alai r e y cer r arl a bi en asíe vi t aremos l af uga deloxí geno pr oveni ent e de l a descomposi ci óndelper óxi do

PRI NCI PI OSTEÓRI COS Ci néti cadel asReacci onesQuí mi cas: 1. Leydel aAcci óndeMasa. Enl al eydeacci óndemasaseasumequel avel oci daddeunare acci ónespropor ci onalal pr oduct odel aconcent r aci ón decadasust anci apart i ci pant eenl ar eacci ón,el evadaenl a pot enci adesucoefici ent eest equi omét ri co. Par al areacci ónquí mi cagener al :

aA + bB↔cC +dD … (1)

Sepuedeescri bi rdel asi gui ent eexpr esi óndevel oci dadder eacci ón: k f [ A ] [ B ] … ( 2 ) a

•

Vel oci daddel ar eacci óndepr oducci ón=

•

Vel oci daddel ar eacci ónr ever sa=

k r [ C ] [ D ] … (3 ) c

Vel oci dadgl obaldel ar eacci ón=

d

k f [ A ] [ B ] −k r [ C ] [ D ] … ( 4 ) a

•

b

b

c

d

Cuando l ar eacci ón al canza un equi l i bri o quí mi co ent onces l a ve l oci dad de l as dos r eacci onessehacei gual :

5

Laboratorio de Fisicoquímica II UNMSM k f [ A ] [ B ] =k r [C ] [ D ] … ( 5 ) a

b

c

d

Laconst ant edeequi l i bri oest ádefini dacomol ar eacci ón del aconst ant edevel oci dad de pr oducci ónent r el aconst ant edevel oci dadr ever sa: k f [ A ] [ B ] k eq = = c … (6 ) k r [ C ] [ D ] d a

b

Lasre acci onessepuedendarenunsol opaso( r eacci onesel ement al es) : A → B

Ej empl o:

Velocidad de Rxn =

[ ] =−k [ A ] … ( 7 )

d A dt

2 A → B ó A + B→ C

d [ A ] 2 d [ A ] =−k [ A ] =−k [ A ] [ B ] …( 8 ) dt dt 2. Efecto de la Temperatura.

Laconst ant edel avel oci daddereacci ón,k,es: •

Di r ect ament epr oporci onalal avel oci daddel ar eacci ón.

•

Di r ect ament epr oporci onalal aexpr esi óndel eydemasal el aconcent r aci óndel r eact ant e. Lavel oci daddel ar eacci óni ncr ement al at emper at ur a.Lar el aci ónent r el aconst ant e del avel oci dadyl aT° est ádadaporl aecuaci óndeArr heni us: E a / RT

k = A e

ln

… ( 9)

k − Ea = … ( 10 ) A RT

Dónde: •

•

A=Const ant ecar act erí st i codel ar eacci ón. Ea

=Ener gí adeact i vaci ónr equeri daparaquesel l eveacaboalr eacci ón

( J/mol ,Cal /mol )

6

Laboratorio de Fisicoquímica II UNMSM •

T=Temper at ur aabsol ut aenKel vi n.

•

R=Const ant euni ver saldel osgases ( 8.3114 J / mol. )

•

Paraobt ener

Ea

se gr áficaen k !" 1 / T

3. Ordendel areacci ón. a) Reacci onesdeordencero. Ej :Degr adaci ón i rr ever si bl e de un r eact ant e en aguas nat ur al es.La degr adaci ón no dependedel aconcent r aci óndelr eact ant eenl asol uci ón: d [ A ] =−k 0 … ( 11) dt

Dónde: k =Const ant edevel oci daddel areacci óndeor den0.

Laapl i caci óndelmodel oaunsi st emabat chconl aexpr esi óndeor dencer o: dC = # k → C = C 0 #kt… ( 12 ) dt

7


Debedarcomor esul t adounal í near ect aconkenl apendi ent e: Laconst ant edet ermi naexperi ment al ment ebaj ocondi ci onessi mi l aresal adelmodel o. Siseasumeuna r eac ci ón cuyocomport ami ent o esde or den cer o ysel l ev an a cabo condi ci onesde concent r aci ón cont r a elt i empo en un si st ema bat ch,elmodel o con l a suposi ci ónesacept abl esiset i eneencuent al ossi gui ent esf act ores: •

Laexpr esi ón devel oci dadescorrect asil al í neaesr ect a( l asmedi ci onescaendent r ode unal í nearect a,conl i mi t eestadí st i coacept abl e)

•

Laconst ant edevel oci dadpuedeserobt eni daapart i rdel apendi ent edel al í nea.

b) 1er orden Eni ngeni er í aambi ent alsevuel veasumi rr eacci onesdepri meror den( per ot i endeadar r esul t adoserr óneosenl asi mul aci ón puesl osval orest i endenaserno-l i neal es) . Lavel oci daddeunareacci ónespr oporci onalal aconcent r aci óndelr eactant eel evadoal a pr i mer apot enci a. A k 1 B →

d [ A ] d [ B ] =−k [ A ] ó =−k 1 [ A ] … ( 13 ) dt dt

Formagener aldeexpresi ón: dC =# kC óC =C 0 e #kt … ( 14 ) dt

Algr aficardat osde[ A]vst i empopr oveni ent edeunt anquebat chsedebeobt enerun decl i neexponenci aldel aconcent r aci óncont r aelt i empo.Enelcasode[ B]sedebe obt eneruni ncr ement oexponenci alyconelt i empoal canzar áunval ormáxi mo.

8

Laboratorio de Fisicoquímica II UNMSM Laf ormal i neal i zadadel ar eacci ónparal l evaracabol agráficaes: ln

A =k 1 t ó ln ( A 0− B ) =−k 1 t + ln A 0 … ( 15 ) A 0

Condi chaecuaci ónsepuededet er mi narsielmecani smodel areacci ónpr opuest aes corr ect oescorrect oyasíobt enerl aconst ant edevel oci dad. Lasol uci ónfinalesent onces: 1 −e

(¿ ¿−k t ) … ( 16 ) −k t A = A e ó B = A ¿ 1

1

0

0

c) 2do Orden. Exi st endi f er ent est i posder eacci onesdesegundoorden: Comunesal aquí mi caacuát i ca: 1. Reacci onesconunar eact ant e

A k 2 B →

2. Reacci onescondosr eact ant es A + B→ D 3. Reacci onesaut ocat al í t i cas

A + R →2 R

1. ( Segundoorden,unreact ant e) . Laexpr esi óndel avel oci daddel areacci ónest ádadapor: d [ A ] 2 =−k 2 [ A ] … ( 17 ) dt

Ecuaci óndi f er enci alor di nar i anol i nealdebi daa l adependenci adel aconcent r aci óndeA

Laecuaci ónl i neal i zadaobt eni dadespuésdel ai nt egraci ón:

9

Laboratorio de Fisicoquímica II UNMSM 1

A

−

1

A 0

= k t … ( 18 ) 2

Sil are acci ónesdesegundoordenent oncesl agráficade1/Acont r aelt i empo pr opor ci onaráunal í nearec t aconpendi ent ek2.

2. ( Segundoorden,dosreact ant es) . Laexpr esi óndel avel oci dadder eacci ónest árepr esent adaporunaecuaci ónydos i ncógni t as: d [ A ] =−k 2 [ A ] [ B ] … ( 19 ) dt

Laest equi omet ri adelbal ancedemasai mpl i caque: B = B 0− Brxn= B0 − A0 − A … ( 20 )

(

)

Lasol uci ónal aecuaci ón( 21)esent onces: C 0 = A 0 + R0 $ A + R=C 0 … (21 )

Lagr aficade

ln ( A / B )

cont r aelt i empodebedarunal í neare ct acon pendi ent e

% k 2 ( B 0− A0 ) .

10


3. Aut ocat al í ti codesegundoorden. Est equi omet ri adel areacci ón: C 0 = A 0 + R0 $ A + R=C 0 … (21 )

Obt enci óndel í nearect aalgraficar

ln ( A 0 R / A R 0 )

VsTi empo.

A0=Concent r aci óni ni ci aldelr eact ant e R0=Concent r aci óni ni ci aldelaut ocatal i zador( br omasomi cr obi al )

Lasreacci onesaut oscat al í t i cosseobser vanenmodel aj eambi ent alcuandoserequi er e ci ert acant i daddelpr oduct oparaacel erarl avel oci daddel ar eacci ón.

Otrosórdenesdereacci ón ( orden generaldereacci ón) . Cuandonoseconoceelor den( per onosonr eacci onesdecer o,pr i mer onidesegundo orden)del areacci ónent oncessegraficaelcambi odevel oci daddel areacci óncont r al a concent r aci ónparal ograrunaest i maci óndelor den. dC =−k C n … ( 22 ) dt ln

( )= −dC dt

n ln C + ln k … ( 23 )

11


Engener alseobt i enenf r acci onesdeor den( 0
4. Ecuaci onesempl eadasparal adescomposi ci óncatal í ti cadel Consi der andounareacci óndepri meror denconr espect oal

& 2 '2

& 2 '2

:

,l aecuaci ón ci nét i ca

corr espondi ent ees:

[ A ] =kt … ( 24 ) [ A ]

ln

0

t

Luegol aconst ant edevel oci dadsepuedecal cul armedi ant el aecuaci ón: k =

Dónde:

1

t

ln

V ( V ( −V t

… (25 )

V (= !ol)mendel ' 2 al tiem*o ( V t =!ol)mendel ' 2 altiem*o t A 0=Conct . inicial ∝ V ( A t =Conct . altiem*o t ∝ V ( −V t

d ln k Ea Además,segúnAr r heni us: dT = RT … ( 26 )

I nt egrandoset i ene: ln

Dónde:

(

k 2 E a T 2−T 1 k 1

=

R

T 2 T 1

)

… ( 27 )

k 2 $ k 1 : con"tante"de !elocidad ala" tem*erat)ra" ab"ol)ta"T 1 $ T 2 R : con"tante)ni!er"al de lo"+a"e" Ea : ener+,ade acti!ación

12


DETALLESEXPERI MENTALES MATERI ALES Y REACTI VOS: Materi al es: •

Equi poi nst al ado

•

Pi pet asde10y1ml

• •

Vasos Baguet a

Reacti vos: uci ón0. 05M deFeCl  Sol 3

 H2O2 al1% envol umen

13


PROCEDI MI ENTO EXPERIMENTAL: Col oqueen eltubo ( reactor)3. 5mldeH2O y4mldeFeCl 3e i ntrodúzcal oen el termostato.

Real i cel apri mera medi ci ón de vol umenenl a bureta.

Real i cemedi ci ones cada1mi nuto, agi tandocada30seg antesdel amedici ón.

Luegoi gual el as presi onesni vel ando conelreci pi ente i ndicadorymi dael vol umenfinal .

Despuésde10 mi nutosdeestaren eltermostato,vierta 2. 5mldeH2O2.

Despuésde transcurr i doel ti emponi vel eel aguadel abureta.

Tomemedi ci ones hastaquel a di f erenci aentr e cadamedi ci ón sea mí ni ma.

Regreseelreactoral termostato, manténgal ohastaque elni veldeaguano cambi e.

Agi tel asol uci ón vi gorosamentey cierreelreactorcon un tapón.

Ci errel al l ave superi orl uegode un1mi n. comuni candoel reactorcon l a buretadegases.

Sumerj aelreactor si ndestaparen un bañodeaguaa ebul l i ci ón.

Secompl etaasíl a descomposi ci ón del H2O2,observandoqueel ni velen l aburetano 14 cambi a.


TABLASDE DATOSY RESULTADOS Tabl aN° 1:Condi ci onesdel aborat ori o P( mmHg)

T( ° C)

H. R.( %)

756

20

97

Tabl aN° 2:Dat osexper i ment al es úmenesdeO2 a25° C Tabl aN° 2. 1. :Vol

t( mi n)

V( ml )

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ∞

3. 2 5. 8 7. 5 9. 0 10. 2 11. 0 12. 0 12. 5 12. 9 13. 2 13. 6 13. 8 15. 5

Tabl aN° 2. 2. :Vol úmenesdeO2 a30° C t( mi n)

V( ml )

1

3. 6

15

Laboratorio de Fisicoquímica II UNMSM 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ∞

5. 2 7. 0 8. 4 9. 8 10. 6 11. 3 12. 5 13. 2 13. 5 14. 0 14. 3 18. 0

Tabl aN° 2. 3. :Dat osat omarencuent aenl a descomposi ci óndelH2O2 V & '

3. 5ml

V -eCl

3

4ml

2

2. 5ml

2

V & ' 2

oci dadesder xnpar aal asdi st i nt as Tabl aN° 2. 3. :Vel t emper at ur asdet r abaj o

T( ° C) 25

30

Vrxn 3.44 1.33 0.59 0.38 1.89 1.54 1.25 0.62

ost eór i cos Tabl aN° 3:Dat Tabl aN° 3. 1. : Energí adeact i vaci ónt eóri ca

16

Laboratorio de Fisicoquímica II UNMSM 13000. 00 cal /mol

Ea ( cal / mol )

t adosypor cent aj esde Tabl aN° 4:Resul error Tabl aN° 4. 1: Det er mi naci óndelor dendel ar xn

T( ° C)

m( pendi ente) n( ordenderxn)

25

1. 31

1

30

1. 10

1

Tabl aN° 4. 2: Cál cul odel aconst ant edevel oci dad yl aenergí adeact i vaci ón Ea

k

T( ° C)

−3

25

2.89 × 10

30

2.31× 10

−3

ospar agr áficas Tabl aN° 5:Dat Tabl aN° 5. 1:Gr áficaN° 1

( V ( −V t ) V t t( mi n) 1 2 3 4

( A25° C) V (−V t

( ml )

12. 3 9. 7 8. 0 6. 5

17

Laboratorio de Fisicoquímica II UNMSM 5 6 7 8 9 10 11 12

5. 3 4. 5 3. 5 3. 0 2. 6 2. 3 1. 9 1. 7

áficaN° 2 Tabl aN° 5. 2:Gr

( V ( −V t ) V t

( A30° C) V (−V t

t( mi n)

( ml )

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

14. 4 12. 8 11. 0 9. 6 8. 2 7. 4 6. 7 5. 5 4. 8 4. 5 4. 0 3. 7 Tabl aN° 5. 3:Gr áficaN° 3 ln V rxn V ln

ln V rxn

1. 24 0. 28 0. 53 0. 97

( V (−V t )

( A25° C)

(

)

ln V ( −V t

2. 51 1. 87 1. 25 0. 83

Tabl aN° 5. 4:Gr áficaN° 4

18

Laboratorio de Fisicoquímica II UNMSM ln V rxn V ln

( V (−V t )

( A30° C)

(

)

ln V ( −V t

ln V rxn

0. 64 0. 43 0. 22 0. 48

2. 66 2. 40 2. 10 1. 57

Tabl aN° 5. 5:Gr áficaN° 5 ln

(

( V ( −V t ) V t )

ln V ( −V t

2. 51 1. 87 1. 25 0. 83

( A25° C)

t 1 4 7 10

áficaN° 6 Tabl aN° 5. 6:Gr ln

(

( V ( −V t ) V t )

ln V ( −V t

2. 66 2. 40 2. 10 1. 57

( A30° C)

t 1 3 5 9

EJEMPLO DE CÁLCULOS a)Grafique

( V ( −V t ) V t

:

19

Laboratorio de Fisicoquímica II UNMSM Ser eal i zóunagr áficaparal ast emper at ur asde25° C y30° C,conl osdat osobt eni dosen l aexper i enci aen di f er ent est i empos.Est osdat osseencuent r an en l ast abl as2. 1 y2. 2. Lasgráficassepueden obser varen elapéndi ce,yest asson l agr áficaN° 1 yl aN° 2,l as cual esr esul t ar onsercurvas.

b)Grafique

ln V rxn V ln

( V (−V t ) $ ln ( V (−V t ) V t

:

A l asgr áficasant eri or es,sel et r azól ast angent esa4punt osdel ascurvas,del ascual es sehal l ó su pendi ent e,l a cualr esul t ó serl a vel oci dad de r eacci ón en cada punt o,l as cual esseencuent r an enl ast abl as2. 3.

Del agráfica N°01: ☼ Parat =1mi n: m 1=

13.9 −10.8 0.5 −1.4

☼ Par at =7mi n:

=−0.057 →V rxn =3.44 1

☼ Parat =4mi n: m 2=

m 4=

3.35 × 60− 4.7 × 60

9.45 −10.75

3.8−3.0 6.4 −7.75

=−0.59 → V rxn =0.59 3

☼ Par at =10mi n:

7.3 −5.5

2.4 − 1.9

m 3=

=−1.33 →V rxn =1.33 2

=−0.38 → V rxn =0.38 4

Del agráfica N°02: ☼ Parat =1mi n: m 1=

15.3 −13.5 0.5−1.45

☼ Par at =5mi n:

=−1.89 → V rxn =1.89 1

☼ Parat =3mi n: m 2=

11.7 −10.0 2.5 −3.6

m 3=

9.0− 7.5 4.3 −5.5

=−1.25 → V rxn =1.25 3

☼ Par at =9mi n:

=−1.54 → V rxn =1.54 2

m 4=

5.3 − 4.5 8.2 − 9.5

=−0.62 →V

rxn 4

=0.62

20


Luego se hal l ó el l ogari t mo neper i ano a est as ve l oci dades y se r eal i zó l a gr áfica ln V rxn V ln

( V (−V t )

,paral asdost emper at ur asyt ambi én l agr áfica

ln

( V ( −V t ) Vt.

Losdat osdeest asnuevasgr áficassepuedenverenl ast abl asN° 5. 3,N° 5. 4,N° 5. 5yN° 5. 6

( GráficasN° 3,N° 4,N° 5yN° 6) desdel uegoenelapéndi ceseencuent r anest asgráficas .

c)A parti rdel asgráficashal l eelordendel arxn: LasgráficasN° 3yN° 4r esul t aronserr ect as,ysusres pect i vaspendi ent esr esul t an sere l or dendel ar eacci ón. ☼ De l a gr áfica N° 3 sehal l a elor den de l ar eacci ón para T = 25° C,a part i rde su

pendi ent e: m=

0.28−( −0.53 ) 1.87− 1.25

=1.31 / 1.00

☼ De l a gr áfica N° 4 sehal l a elor den de l ar eacci ón para T = 30° C,a part i rde su

pendi ent e: m=

( ) =1.10 / 1.00 2.40 − 1.57

0.43− −0.48

d)A parti rdel asgráficashal l el aconst ant edevel oci dad derxn: Como l ar eacci ón de cat ál i si sr esul t o serde 1°or den,ent oncesse puede r eal i zarl as gráficas

ln

( V ( −V t ) V t ,cuyosdatossepueden observaren l ast abl asN° 5. 5yN° 5. 6,y

GráficasN° 5yN° 6) . l asgráficashechasenelapéndi ce( ☼ De la gráfca N°5 para  ! "5 °#$ se %alla la co&sta&te de reacci'&( m =−k 1=

1.87−0.83 4 × 60 − 10 × 60

=−2.89 × 10− → k =2.89 × 10− 3

3

1

☼ De la gráfca N°) para  ! *+ °#$ se %alla la co&sta&te de reacci'&(

21

Laboratorio de Fisicoquímica II UNMSM m =−k 2=

2.40 −1.57

=−2.31 × 10− → k =2.31 × 10− 3

3 × 60 −9 × 60

3

2

e)Cal cul el aenergí adeact i vaci ón del arxn: k 1 $ k 2

, partir de las

a  ! "5 °# ! "-. / 0

 ! *+ °# ! *+* /$

respecti1ame&te$ se calcula la 2&ergía de ,cti1aci'&$ utili3a&do la 4'rmula de ,rr%e&ius( k 2

ln

k 1

(

E a T 2−T 1

=

R

T 2 T 1 −3

ln

2.31 × 10

−3

2.89 × 10

=

)

Ea

(

303 − 298

1.987 303 × 298

)

Ea =−8038.08 cal / mol

ANÁLI SI SY DI SCUSI ÓN DE RESULTADOS

•

En elcál cul odel aconst ant edevel oci dad paral adescomposi ci ón delper óxi dode hi dr ógeno sedesarr ol l óenf ormasat i sf act ori a,par aamboscasos,obt eni éndosel os si gui ent esr esul t ados:

k 1

( T =25°C) = 2. 89 x10-3 y

k 2

( T =30°C) t omael

val orde 2. 31x10-3,ycomoseapr eci al osval or esqueseobt i enendel asconst ant es paraamboscasosesposi t i vo. •

En vi st adequel avel oci dad der eacci ón di smi nuyecon elt r anscur sodelt i empose deduceque

k 2

esmayorque:

k 1

l ocualesl ógi coyaqueamayort emper at ur a

22

Laboratorio de Fisicoquímica II UNMSM mayoresl avel oci dad dedesc omposi ci ón delper óxi doyporl ot ant omayorser áel val ordel aconst ant ededi chavel oci daddedi char eacci ón,per oen nuest r ocasose obt i enel ocont r ari odebi doaqueparal at emper at ur ade30° C set r abaj ócon ot r a sol uci ón de FeCl a cualf ue preparada nuevament e af ect ando l a ve l oci dad de 3 l reacci ón. Seobt uvoqueelor dendel areacci ónesdepr i merorden,est eor den

•

i ndi ca el mecani smo de l ar eacci ón l ent a,qui er e deci r que l a suma de l os exponent esdel asconcent r aci oneses1. •

Eloxí genoquesedespr endedelper óxi doesapr eci abl eporelempuj equeest eej er ce enl abur et adegas,haci endovari arelvol umendeaguaendi f er ent est i empos.

•

Seobt i eneunaener gí adeact i vaci ónde 8038. 08cal /moldandounval ornegat i vo al ej adodelval ort eóri coest e er r or pudosercausadopor quel anuevasol uci ón de t ri cl orur odehi err opr eparadot uvoot r aconcent r aci ón di st i nt aal aquehabí aenel f r ascoal t erandol avel oci daddereacci ón.

CONCLUSI ONES Y RECOMENDACI ONES CONCLUSI ONES:

23

Laboratorio de Fisicoquímica II UNMSM •

Elcat al i zador es una sust anci a quí mi ca que af ect al a vel oci dad de l ar eacci ón aument ándol a o di smi nuyéndol a,s i nr eacci onarporl ot ant o alagr egarelFeCl3 ( cat al i zador)nor eacci onaconelperóxi do,sol oacel eraelproceso.

•

Lacant i dadde

'2

alvol umende

& 2 '

•

Elvol umen

V (

quesees t áf ormandopordescomposi ci óndelper óxi doesi gual quesedespl azaenl abur et a.

esequi val ent ea l aconcent raci ón i ni ci aldel

& 2 ' 2

quequeda

conf ormet r anscurr eenelt i empo. •

Lavel oci daddedescomposi ci óndependedel anat ur al ezadel assust anci asdebi doa quel aener gí avarí adeunaa ot r a.

•

Todar eacci ón quí mi car equi er epar aquesei ni ci equel oscuerpos posean un ni vel mí ni modeener gí a deact i vaci ón.Lapr esenci adel oscat al i zadore shacequeest e ni velmí ni moseal canceant es.

•

Laener gí adeact i vaci ón si empr edebeserposi t i va,l ocualqui er edeci rquesedebe sumi ni st r arener gí a par a produci rmol écul as act i vadas,aunque en nuest r o caso sal e neg at i va debi do a l a sol uci ón que l a nueva sol uci ón FeCl3 t ení a ot ra concent r aci ón l acualal t eról avel oci daddereacci ón.

•

Hemost r abaj adocon unacat ál i si shomogénea,yaqueelcat al i zadoryelr eact ant e est abanenl ami smaf ase( l i qui do-l i qui do) .

24


RECOMENDACI ONES:  Esi mport ant equeelvasoni ve l adornoseal ej edemasi adodelni veldeaguadel a bur et a;par a queelgaspueda avanzarsi nt enercomo r esi st enci al a pr esi ón.El vasodebeest arporenci madelni veldeaguadel abur et a.

 ,gregar rápidame&te el & ' 2

2

al reactor 0a que la descomposici'& es

i&sta&tá&ea

si ón l osvol úmenesdespl azadosporeloxí geno,yaqueest os  Leerconmuchapreci dat osson l osmási mport ant esparanuest r oscál cul osyuner r orenel l osnosdará er r orenelmoment odehacernuest r oscál cul os.

daqueeloxí genovadespl azándoseporl abur et adebemosagi t arelr eact or .  Amedi

 Cuando elni veldelagua comi enza a descenderdebemos esper arque es t e baj e pri mer o,yl uegoni vel arl ocon elvasoni vel ador( nobaj arelvasoalmi smot i empo queelagua.

25


BI BLI OGRAFÍA LI BROS:

 HOUGEN, WATSON, RAGATZ; TERMODI NÁMI CA I I ; EDI TORI AL REVERTÉ; ESPAÑA,1964 PÁG.373-380.

SI COQUÍ MI CA; EDI TORI AL UNI VERSO; SEXTA  GASTÓN PONS MUSSO; FI EDI CI ÓN;PERÚ;1985.PÁG.501–527.

SI COQUÍ MI CA FUNDAMENTAL;  SAMUEL H. MARON, JEROME B. LANDO; FI EDI TORI ALLI MUSA;PRI MERAEDI CI ÓN;MÉXI CO;1978.PÁG.290–303

PÁGI NASWEB:

• • • •

ht t p: //www. monogr afias. com ht t p: //www. ucm. es/i nf o/Geofis/pr act i cas/pr ac22. pdf ht t p: //www. pr of cupi do. hpg. i g. com. br . ht m ht t p: //www. ugr . es/~museoj t g/marco_i zqui er da. ht m

26


APÉNDI CE CUESTI ONARI O 1. -¿Cuándo se di ceque l asmol écul asse encuentran en estado act i vado? ¿Cómo i nfluyel atemperat ura?

Un aument o de t emper at ur a pr oduce casiun i rr emedi abl ement e un aument o si gni ficat i vo en l a vel oci dad de una r eacci ón quí mi ca,l as mol écul as r eacci onant es no sol ament edebencol i si onarent r esísi noquet ambi éndebensercorr ect ament eori ent adas ychocarcon sufici ent eener gí a,ósea est aract i vadas.Elnúmer o decol i si onesqueson ef ect i vos esmucho más pequeño y debe sercl ar ament e di f er enci ado de l as col i si ones t o t a l e s .

Lasmol écul asquer eacci onan est ánenunest adoexcepci onal ,unodeal t aener gí a comparada con elpr omedi omol ecul ar ,l ascol i si onesquecausan r eacci onesent r edoso másmol écul as,sonpocasysol ament epuedenocurr i rporcol i si onesdemol écul asdeal t a ener gí a,l asmol écul asquer eacci onan sel l aman mol écul asact i vadas,yunacol i si ón que causa r eacci ón sel l ama “ Col i si ón deri ca ener gí a” .La expl i caci ón delaument o de l a vel oci dadder eacci óndemol écul asqueposeen gr anexcesodeener gí asobr eelpr omedi o, habi endo asíun númer o mayorde col i si ones de mol éc ul as que poseen l a nec es ari a ener gí adeact i vaci ónparaqueseef ect uar al ar eacci ón.

Losconcept osdeest adoact i vadoyener gí adeact i vaci ón sehan i nt r oduci dopara expl i car elpequeño númer o de col i si ones f ruct í f er as en l as r eacci ones quí mi cas.Su r eacci ónúni cament et i enel ugarcuandol asmol écul asre acci onant esposeenunacant i dad adi ci onaldeener gí a,porenci ma del a queposeen elpr omedi o del as mol écul as.Est a ener gí aadi ci onalsedenomi naener gí adeact i vaci ón,ycuandounasmol écul asl aposeen, sedi cequeest ánenest adoact i vado.

27

Laboratorio de Fisicoquímica II UNMSM Cuant omayoresl aener gí adeact i vaci ónparaunareacci ón,menorser áelnúmer o demol écul asquel oposee nymásl ent aser ál areacci ónaunat emper at ur adet er mi nada, deot r ol ado,cuant omayoresl at emper at ur a,mayorser áelnúmer odemol écul asen el est adoact i vado.

2.-¿Cuálesl af unci ón deuncatal i zadorenunareacci ón?

Un cat al i zadore sunasust anci aqueaument al avel oci dad del ar eacci ón quí mi ca si n consumi r se,elcat al i zadorpuedereacci onarpara f ormarun i nt er medi ari o,per o se r egener aenpesosubsecuent edel ar eacci ón. Laf unci ón deun cat al i zadore sl adeef ect uarl ar eacci ón deseadacon unamenor ener gí a de act i vaci ón,l o que produceuna r aci ón más r ápi da,por que más mol écul as al canzanaposeerl acant i daddeener gí adeact i vaci ónnecesari aparareacci onar .

3. -Expl i queelprocesodeunaautocatál i si s.

Cuandoenunproce sosepr oduceunasust anci acapazdeact uarc omocat al i zador sobr el ar eacci ón,sedi cequeest aesun aut ocat al í t i co.Asíocurr een eldesdobl ami ent o delacet at odeet i l oenet anolyáci doacét i co,queempi ezaporsermuyl ent a,per ocuando sehaf ormadoal godeáci doacét i col ar api dezaument a,por queest eáci doi nfluyesobr el a saponi ficaci ón,porl osi oneshi dr oni oquesef ormaconelsol vent eagua.

Ot r oej empl oesl acol oraci óndeláci dooxál i coconpermanganat o,cuandoseagr ega l a pri mer a por ci ón del permanganat o sobr el a sol uci ón cal i ent e de áci do oxál i co, t r anscurr eun t i empoant esquesedecol or e,si n embargol asegundapor ci ón sedecol or a

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Laboratorio de Fisicoquímica II UNMSM r ápi dament e,debi do a l as sal es manganosas que se han f or mado alconsumi r se l a pri mer aporci óndelpermanganat o,cat al i zanl areacci ón.

OTROS

29


30


PERÓXIDO DE HIDRÓGENO EN SOLUCIÓN >60% ICSC: 0164 CAS: 7722-84-1 H!"#$"&'!# R(ECS: )" N#*+, D&'!# ! !"&./# NU: 2015 D&'!# ! !!"&./# CE /!% A/%'# I: 008003-00-9 A.+ #'.%/+!+ CE  EINECS: 231-765-0 H2O2

(IPO DE PELIGRO  EXPOSICIÓN

PELIGROS AGUDOS  SN(OAS

PRE)ENCIÓN

PRIEROS AUXILIOS  LUCHA CON(RA

31

Laboratorio de Fisicoquímica II UNMSM INCENDIO

No combustible La susta&cia puede pre&der materiales combustibles Muc%as reaccio&es puede& producir i&ce&dio o e6plosi'&

EXPLOSIÓN

8iesgo de i&ce&dio 0 e6plosi'& e& co&tacto co& calor o catali3adores metálicos

EXPOSICIÓN

N7 po&er e& co&tacto co& age&tes combustibles o reductores N7 po&er e& co&tacto co& superfcies calie&tes

2& caso de i&ce&dio e& el e&tor&o( agua e& gra&des ca&tidades$ pul1eri3aci'& co& agua

2& caso de i&ce&dio( ma&te&er 4ríos los bido&es 0 demás i&stalacio&es rocia&do co& agua 92:I,8 L, F78M,#I7N D2 NI2;L, D2L <87DU#7= 92:I,8 7D7 #7N,#7=

9#7NSUL,8 ,L M2DI#7 2N 7D7S L7S #,S7S=

I/-++&/

Dolor de garga&ta os :>rtigo Dolor de cabe3a Náuseas ?adeo

:e&tilaci'&$ e6tracci'& locali3ada o protecci'&

,ire limpio$ reposo dica

P%

#orrosi1o Ma&c%as bla&cas 2&ro@ecimie&to Auemaduras cutá&eas Dolor

Bua&tes de protecci'& ra@e de protecci'&

,clarar co& agua abu&da&te$ despu>s quitar la ropa co&tami&ada 0 aclarar de &ue1o

O8#,

#orrosi1o 2&ro@ecimie&to Dolor :isi'& borrosa Auemaduras pro4u&das gra1es

Ba4as a@ustadas de seguridad o pa&talla 4acial

2&@uagar co& agua abu&da&te dura&te 1arios mi&utos Cquitar las le&tes de co&tacto si puede %acerse co& 4acilidad$ despu>s proporcio&ar

I/.%,*&/

Dolor de garga&ta Dolor abdomi&al Diste&si'& abdomi&al Náuseas :'mitos

No comer$ &i beber$ &i 4umar dura&te el traba@o

2&@uagar la boca N7 pro1ocar el 1'mito dica

DERRAES  UGAS

EN)ASADO  E(I;UE(ADO

:e&tilar 2limi&ar el líquido derramado co& agua abu&da&te N7 absorber e& serrí& u otros absorbe&tes combustibles N7 permitir que este producto químico se i&corpore al ambie&te C
Material especial #lasifcaci'& U2 Símbolo( 7$ # 8( 5E.E"+F""E*5 S( CGF"EGHE")E".E*)F*HF*-E5 Nota( ; #lasifcaci'& NU #lasifcaci'& de
RESPUES(A DE EERGENCIA

ALACENAIEN(O

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INFORME-N15-CATALISIS-DEL-PEROXIDO-DE-HIDROGENO (2)

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