INFORME 4.1-Diego,Alvaro,Oscar.pptx quimimica

informe de fisicoquimica

1. REDUCCIÓN DEL ION PERMANGANATO Oscar Andrés Guevara 1 , Álvaro Javier Jojoa * 1 , Diego Alejandro Lopez 1 Docente: Lisette Ruiz Bravo 2 2 Docente del programa de Química, Facultad de ciencias básicas, Universidad de la Amazonia Correo institucional: [email protected] 1 Estudiantes del programa de Química, Facultad de ciencias básicas, Universidad de la Amazonia, Florencia Caquetá *Autor de correspondencia: [email protected] Fecha de realización: 06-Marzo-2025 Fecha de entrega: 20-Marzo-2025

2. RESUMEN Este experimento detalla el estudio de la reducción del ion permanganato (MnO 4 - ) en medio ácido, un proceso de reacción redox que sigue una cinética autocatalítica. Se analizaron los factores que afectan la velocidad de reacción, como la concentración del reactivo, la temperatura y la presencia de catalizadores. El experimento consistió en medir la velocidad de decoloración de soluciones de permanganato en diferentes condiciones experimentales. Los resultados fueron analizados mediante la ecuación de Arrhenius para determinar la energía de activación y establecer el orden de la reacción respecto al permanganato. Se confirmó que el ion Mn 2+ acelera la reacción, evidenciando su papel como catalizador. Palabras Claves: Catalizador, Autocinetica , Ecuación de Arrhenius

3. MARCO TEÓRICO La cinética química es el área de la química que estudia la velocidad de las reacciones y los factores que la afectan. Se enfoca en cómo las concentraciones de los reactivos y productos varían con el tiempo, así como en la influencia de factores como la temperatura, la presencia de catalizadores y la naturaleza de los reactivos. Las reacciones redox involucran la transferencia de electrones entre especies químicas. En este caso, el ion permanganato (MnO 4 − ) actúa como un agente oxidante en medio ácido, reduciéndose a ion manganeso (II) (Mn 2+ ).   Reacción autocatalítica Factores que Afectan la Velocidad de la Reacción Concentración de los Reactivos Temperatura Presencia de Catalizadores

4. MARCO TEÓRICO Según la teoría cinético-molecular de la materia, sabemos que a medida que aumenta la temperatura, aumenta también la energía cinética de las moléculas. Es razonable pensar que si aumenta la velocidad de las moléculas, también aumente el número de choques por unidad de tiempo entre ellas y, por consiguiente, lo haga la velocidad de una reacción. La ecuación de Arrhenius liga la constante cinética (y, por tanto, la velocidad) de las reacciones químicas con la temperatura y su expresión es: Ecuación de Arrhenius

5. METODOLOGÍA Efecto de la concentración del ion MnO 4 - 1 mL de KMnO4 (0,01M) + 5 mL de Agua Sol. De 0,5M de ácido oxálico preparado en H 2 SO 4 1M Se repitió procedimiento para temperaturas de 4, 15, 21, 37 y 46 °C

6. METODOLOGÍA Efecto del ion Mn 2+

7. RESULTADOS: AUTOCATALÍTICA   Volumen total:   Velocidad de reacción:     Concentración inicial del KMnO 4 :    

8. RESULTADOS: AUTOCATALÍTICA

9. RESULTADOS: AUTOCATALÍTICA

10. RESULTADOS: CATALÍTICA

11. RESULTADOS: CATALÍTICA

12. RESULTADOS: VAN´T HOFF AUTOCATALÍTICA Velocidad de reacción:      

13. RESULTADOS: VAN´T HOFF AUTOCATALÍTICA

14. RESULTADOS: VAN´T HOFF AUTOCATALÍTICA

15. RESULTADOS: VAN´T HOFF CATALÍTICA

16. RESULTADOS: VAN´T HOFF CATALÍTICA

17. RESULTADOS: ENERGÍA DE ACTIVACIÓN AUTOCATALÍTICA       y = m x + b        

18.       y = m x + b         RESULTADOS: ENERGÍA DE ACTIVACIÓN CATALÍTICA

19. CAMBIOS DE COLOR EN LA REACCIÓN Purpura Amarillo Incoloro Al inicio de la reacción, la solución presenta un color púrpura intenso debido a la presencia de iones permanganato ( ), los cuales poseen esta tonalidad distintiva.   Conforme el permanganato se reduce a , en vez de volverse incoloro de inmediato, se genera un complejo de oxalato-manganeso (II) ) , que se caracteriza por un tono amarillo.   Al final del proceso, cuando el complejo de oxalato-manganeso (II) se descompone o la reacción se completa, la solución adquiere un aspecto incoloro, ya que el ion en solución acuosa y a bajas concentraciones no presenta color.  

20. VALIDACIÓN DEL MODELO DEL PERMANGANATO       [ 𝑍 ] = [ 𝑋 ]0 - [ 𝑋 ] K1 < 𝑘2, 𝑘3 ≫ 𝑘2 [𝑍]0 = 0 [ 𝑌 ]0 ≫ [ 𝑋 ]0 [ 𝑍 ] = [ 𝑋 ]0 - [ 𝑋 ] Entonces la ley de velocidad para la disminución de la concentración de permanganato (X ) en el tiempo: También podemos considerar que Entonces

21. [ 𝑌 ]0 ≫ [ 𝑋 ]0 Si [Y] es muy grande en comparación con [X], podemos asumir que su concentración no cambia significativamente durante la reacción. VALIDACIÓN DEL MODELO DEL PERMANGANATO

22. VALIDACIÓN DEL MODELO DEL PERMANGANATO AUTOCATALÍTICA CATALÍTICA [X]0 = 0,0241 (K1-K3)[Y]0 = 0,0615 (K1-K3) = 0,0615 (K1-K3) = 0,0615 [X]0 = 0,4084 (K1-K3)[Y]0 = 0,0241 (K1-K3) = 0,0241

23. CONCLUSIÓN La reacción tanto como autocatalítica y catalítica sigue un orden 1, donde los datos se ajustaron al método de Van´t Hoff. Los resultados también indican que la energía de activación en la reacción autocatalítica es 92,41 kJ/mol, mientras que en la reacción catalítica es 81,30 kJ/mol. Esto sugiere que la presencia de un catalizador disminuye la energía de activación requerida, lo que facilita la conversión de reactivos a productos con menor aporte energético. Además, la menor pendiente en la gráfica catalítica confirma que el proceso es más eficiente en términos energéticos en comparación con el proceso autocatalítico. En general, estos resultados respaldan la importancia del uso de catalizadores para optimizar reacciones químicas, reduciendo la energía necesaria y posiblemente aumentando la velocidad de reacción.