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Estudio de la Cinética Química

(Velocidad de Reacción)


 
 
 
Por: Edith Hernández Hernández
8 de enero de 2003

RESUMEN

Se determinaron  experimentalmente la ecuaciones de la velocidad de reacción primeramente en función de la concentración y posteriormente en función de la temperatura, entre el sulfito de sodio (Na2SO3) con  yodato de potasio (KIO3) en presencia de almidón como indicador, dando como resultado: Y=0.0033 x - 3E-06 en el primer caso, Y=1940.2 x + 28.898  para el segundo caso, cuando se efectúo la reacción se observó el final de la misma  mediante el cambio de coloración, midiéndose diferentes tiempos.

INTRODUCCIÓN

La velocidad de reacción a la cual prosigue una reacción, expresada en términos del aumento o disminución de un número pequeño de factores que controla la rapidez con que ocurre una reacción. La cinética química estudia la rapidez o velocidad de las reacciones químicas, por ejemplo en función de; la concentración, temperatura, mecanismos de reacción, catalizador.  Para que tenga lugar una reacción entre dos partículas, las mismas deben acercarse lo suficiente para que los electrones de su capa exterior interactúen.

        El objetivo fue determinar la ecuación empírica que relacione la velocidad de una reacción, variando alguno de los parámetros que la afectan.

        El objeto de estudio fue la determinación de la velocidad de reacción en función de la variación de la concentración del KIO3, así como de la temperatura, particular del sistema.

        En la hipótesis se se planteó obtener la ecuación de la velocidad de reacción en función de la concentración y temperatura  tomando como modelo matemático la ecuación general.  y = mx + b .

PRESENTACIÓN TEÓRICA

Las velocidades de reacción dependen generalmente de las concentraciones de las sustancias reaccionantes. Para la mayoría de las reacciones, las velocidades son más elevadas cuando las concentraciones de los reactivos son elevadas. Altas concentraciones significan que un número relativamente grande de moléculas están juntas en un volumen dado, bajo estas condiciones, las colisiones entre moléculas reaccionantes que las convierten en moléculas de producto, son relativamente frecuentes y por consiguiente la reacción es más rápida.

Al aumentar la temperatura de los reactantes, aumentará la energía cinética de las partículas, esto no solo aumentará la frecuencia de las colisiones si no también la probabilidad de que las partículas que chocan tengan suficiente energía para sobrepasar la barrera de la energía de activación. Los cambios de temperatura tienen efectos importantes sobre los organismos vivientes, la fiebre aumenta la velocidad de las reacciones químicas en el organismo, como es la aceleración del pulso, las anormalidades del sistema nervioso y digestivo.

Muchas reacciones que se producen lentamente pueden desarrollarse a una velocidad más rápida, mediante la introducción de sustancias conocidas como catalizadores. Un catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad de una reacción, sin ser consumida en ella, el efecto del catalizador es el efecto de disminuir la energía de activación requerida para la reacción. La industria utiliza ampliamente los catalizadores, especialmente aquellos que permiten a las compañías producir grandes cantidades de un producto a una temperatura más baja, ahorrando con ello costos de energía.

DISEÑO EXPERIMENTAL

MATERIAL: SUSTANCIAS y REACTIVOS:
Cronometro Agua.
Etiquetas Solución .02 M de KIO3
Matraces erlenmeyer Solución .008 M de Na2SO3
Vasos de precipitado 

Ácido Sulfúrico

Buretas de 50 ml    

Almidón soluble.

Embudos

 

Matraz aforado de un litro  

Soportes universales

 

Pinzas de tres dedos

 

Parrilla de agitación

 
Agitador magnético  

Saca magneto

 
Termómetro  
Pipeta graduada de 10 ml  

METODOLOGÍA:

Para la variación de la concentración.   Se prepararon las soluciones .02 M de KIO3 y .008M de Na2SO3 y se etiquetan y enumeran cada uno de los vasos de precipitado y matraces.

En los vasos de precipitado se agregaron los reactivos ayudándonos del material de laboratorio y de acuerdo a la siguiente tabla se depositaron los volúmenes adecuados.

 Vaso

Sol. 0.02 M KIO3

Agua (H2O)

1

5 mL

45 mL

2

10 mL

40 mL

3

15 mL

35 mL

4

20 mL

30 mL

5

25 mL

25 mL

De la misma manera en los matraces se depositaron los volúmenes adecuados de acuerdo a la siguiente tabla.

 Matraz

0.008 M de Na2SO3.

Agua

Sol. almidón

Ácido sulfúrico

1

10 mL

38.5 mL

.05 mL

1.0 mL

2

10 mL

38.5 mL

.05 mL

1.0 mL

3

10 mL

38.5 mL

.05 mL

1.0 mL

4

10 mL

38.5 mL

.05 mL

1.0 mL

5

10 mL

38.5 mL

.05 mL

1.0 mL

En la parrilla de agitación se colocó el vaso de precipitado # 1 con el respectivo agitador magnético, se vacío el liquido del matraz #1 en dicho vaso lo más rápidamente y se determinó el tiempo, como se realizaron cinco corridas experimentales se hizo el mismo procedimiento para cada vaso y matraz.

Para la variación de la temperatura.

Nuevamente se etiquetaron y enumeraron cada uno de los vasos de precipitado y matraces, debiendo  estar bien lavados.

En los vasos de precipitado se agregaron los reactivos ayudándonos del material de laboratorio de acuerdo a la siguiente tabla se depositaron los volúmenes correspondientes.

 Vaso

Sol. 0.02 M KIO3

Agua (H2O)

1

5 mL

45 mL

2

5 mL

45 mL

3

5 mL

45 mL

4

5 mL

45 mL

5

5 mL

45 mL

De la misma manera en los matraces se deposito los volúmenes adecuados mediante la siguiente tabla.

 Matraz

0.008 M de Na2SO3.

Agua

Sol. almidón

Ácido Sulfúrico

1

10 mL

38.5 mL

.05 mL

1 mL

2

10 mL

38.5 mL

.05 mL

1 mL

3

10 mL

38.5 mL

.05 mL

1 mL

4

10 mL

38.5 mL

.05 mL

1 mL

5

10 mL

38.5 mL

.05 mL

1 mL

El vaso de precipitado y matraz # 1 se enfriaron hasta que la temperatura alcanzó 2°C, en la parrilla de agitación se colocó el vaso de precipitado # 1 con el respectivo agitador magnético, se vació el liquido del matraz #1 a dicho vaso lo más rápidamente y se determinó el tiempo, se procedió de la misma manera pero aumentando la temperatura en el vaso #2 a 8°C, el #3 a 23°C, el #4 a 31°C y por último el # 5 a 34°C.

 RESULTADOS EXPERIMENTALES

Cinética Química (Velocidad de Reacción)

[ KIO3 ]    vs.  1 / tiempo

 

Nota: Pasa tu mouse por cualquiera de las imágenes para ver más resultados experimentales

               Cinética Química (Velocidad de Reacción)

Temp.    vs.  1 / tiempo

 

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

En la primera parte experimental nos dimos cuenta que mientras estaba más concentrada la reacción su velocidad aumentaba en resumen a mayor concentración mayor es la velocidad de reacción.

En la segunda parte del experimento nos dimos cuenta que también ocurría que; a mayor temperatura la tendencia fue que aumentó la velocidad y así ocurrió entre más alta fuera la temperatura su velocidad de reacción era más rápida.

Como en todas las determinaciones hubo factores que alteraron al sistema en esta ocasión fue que dos sustancias que se mezclaban deberían estar a la misma temperatura pero esto no se realizó  debido a que el yodato de potasio no se debía calentar porque se desprende el yodo, así este factor no fue muy notorio para la velocidad de reacción.

CONCLUSIONES

Se puede decir que la hipótesis fue acertada ya que mediante los datos obtenidos se procedió a graficar y a determinar  las ecuaciones lineales. Pudimos observar muy claramente que en la velocidad de reacción existen varios factores que la pueden alterar los que estudiamos en este experimento fue la concentración y que a mayor concentración más rápido se efectúa la reacción, y a mayor temperatura es más rápida la reacción eso que bien demostrado.

BIBLIOGRAFÍA

  • James E. Brady, “Química Básica”, 2da., Ed. Limusa, México, D.F., 379-381.

  • Alcántara María del Consuelo, “Química de Hoy”, Ed. Mc Graw – Hill.

  • Chemical Education Material, “Química, una Ciencia Experimental”, Ed. Editorial Reverte.

  • Mortimer C. E., “Química”, Ed. Iberoamericana, México, D.F. Pág. 767, 1983. 

 

 
   

 

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