Lab. cinetica quimica

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
FACULTAD DE CIENCIAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
CURSO DE: LABORATORIO TÉCNICAS BÁSICAS EN QUÍMICA (1000025 -05)
PROGRAMA CALENDARIO: PRIMER SEMESTRE DE 2012
INFORME DE LABORATORIO
PRACTICA CINETICA QUIMICA
FECHA: MAYO 25 DE 2012
PRESENTADO A: JOSÉ LEOPOLDO ROJAS A. /MAURICIO VARGAS
PRESENTADO POR: DANIEL ARAMBURO VELEZ -01143081
MÓNICA ALEJANDRA MÉNDEZ VÁSQUEZ -01125487
ISABELLA QUIROZ CUARÁN -011225443
OBJETIVOS
 Establecer la ley de velocidad para la reacción del Peróxido de Hidrogeno con Yoduro
en medio acido.
 Evaluar la energía de activación de la reacción.
METODOLOGÍA
La seguida por las guías.
TABLAS DE DATOS Y OBSERVACIONES
Tabla de datos No. 1. Datos individuales de Volumen de las sustancias presentes en la
reacción, y tiempo de duración de la reacción a diferentes temperaturas para calcular la ley de
velocidad de la reacción y la energía de activación.
Temperatura
(k)
No.
Ensayo
Volumen
KI 0,06
M (mL)
Volumen
H2O2
0,04 M
(mL)
Volumen
H2O
(mL)
Volumen
Buffer + S2O3
0,001 M
(mL)
Volumen
Almidón
0,2% p/V
(mL)
Tiempo
(s)


290,15
1 12,0 10,0 15,0 12,0 1,0 178
2 12,0 15,0 10,0 12,0 1,0 118
3 12,0 25,0 0,0 12,0 1,0 69
4 8,0 25,0 4,0 12,0 1,0 95
5 5,0 25,0 7,0 12,0 1,0 150
277,15 6 12,0 10,0 15,0 12,0 1,0 750
Tabla de datos No. 2. Datos grupales de tiempo de duración de la reacción a temperatura
ambiente para calcular la ley de velocidad de la reacción, realizar análisis estadístico y
comparar con resultados individuales.
Grupo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Ensayo Tiempo t(s) t(s) t(s) t(s) t(s) t(s) t(s) t(s) t(s) t(s) t(s) t(s) t(s)
1 t (s) 178 158 168 175 143 176 145 152 138 154 143 155 143
2 t (s) 118 205 114 110 104 96 125 101 106 113 93 109 109
3 t (s) 69 63 64 62 66 65 75 58 65 72 67 62 64
4 t (s) 95 89 100 94 104 85 105 92 86 107 105 91 103
5 t (s) 150 132 148 152 165 114 155 163 145 158 163 119 137
TRATAMIENTO DE DATOS
- Muestra de tratamiento de datos para calcular la velocidad de reacción, a partir de los datos
del ensayo No.1.

2. H2O2 +2H
+
+ 2I
-
I2 + 2H2O
I2 +2S2O3 almidón 2I
-
+ S4O6










(


)



(


)








( )( )






(


)






- Tratamiento de datos para calcular los índices X y Y de la ley de velocidad.
Se siguieron las indicaciones dadas por el profesor y se realizo mediante el método
grafico; véanse graficas No.1 y No.2.








1

La pendiente de la grafica No. 1 es igual al índice X, mientras la pendiente de la grafica
No. 2 es equivalente al índice Y de la ley de velocidad.

- Muestra de tratamiento de datos para calcular las concentraciones iniciales de reactivos a
partir de los datos del ensayo No. 1.


( )( )





1
Los datos de X, Y y K se reportan con mas cifras significativas con el fin de aumentar la precisión del Método.

3. ( )( )




- Muestra de tratamiento de datos para calcular la constante K a partir de los datos del
ensayo No. 1.


























- Tratamiento de datos para calcular la energía de activación.

(


)


(


)
(


)
(


)

(









) (


)
(


)






TABLAS DE RESULTADOS
Tabla de resultados No. 1. Datos individuales de concentración de los reactivos v.s. Velocidad
de reacción, para generar las graficas No. 1 y No. 2 y calcular los valores de X y Y.

ENSAYO [H2O2] (M) [KI] (M) Tiempo (s) Velocidad de
reacción (M/s)
1 0,008 0,01 178


2 0,01 0,01 118


3 0,02 0,01 69


4 0,02 0,01 95


5 0,02 0,006 150


6 0,008 0,01 750

4. Tabla de resultados No. 2. Datos de constantes de la ley de velocidad.
Constantes ley de
velocidad
Valor Individual Valor grupal Error
Absoluto
Error
Relativo
(%)
X 1,0349 0,9497 0,08520 8,97
Y 0,8892 0,9414 0,05545 5,54
K290,15 K (Promedio)





6,73
K277,15 K

-------- --------- --------
Tabla de resultados No. 3. Datos Energía de activación de la reacción.
Energía de Activación (J/mol) 76939,4
Tabla de resultados No. 4. Ley de velocidad, grupal e individual a Temperatura ambiente
(290,15K).
LEY DE VELOCIDAD INDIVIDUAL










LEY DE VELOCIDAD GRUPAL










Tabla de resultados No. 5. Ley de velocidad individual a 277,15 K.
LEY DE VELOCIDAD 277,15 K











DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Una reacción química se produce mediante colisiones eficaces entre las partículas de
los reactivos, por tanto, es fácil deducir que aquellas situaciones o factores que
aumenten el número de estas colisiones implicarán una mayor velocidad de reacción.

La velocidad de la reacción como pudimos comprobar depende de la concentración de
los reactivos y de la naturaleza de estos. Se puede indicar esto ya que la velocidad
crece cuando lo hacen las concentraciones de las especies reaccionantes. Esto se
debe a que hay mayor número de choques y por ello mayor velocidad de reacción. De
igual manera otro factor que influye en la velocidad de reacción es la temperatura, ya
que a medida que esta aumenta, las partículas se moverán más rápidamente y por ello
se incrementa el número de colisiones, teniendo como resultado una mayor velocidad
de reacción.

La expresión de ley de velocidad es aquella ecuación que relaciona la velocidad de una
reacción con las concentraciones de reactivos y las constantes de velocidad específica
V=k[A]
x
[B]
y
[1], para ello se estudia cómo varía la velocidad de la reacción con la
concentración del reactivo considerada, y a partir de los datos obtenidos se construye la

5. gráfica correspondiente, y se determina su ecuación empírica; para la reacción
trabajada en la practica de laboratorio H2O2 +2H
+
+ 2I-  I2 + 2H2O, la ley de velocidad
individual es









Se calcula mediante la Grafica No. 1 el
valor del orden de reacción para el peróxido de hidrogeno x=1,0349 que contrastándose
con la media grupal para el valor de la misma variable reporta un error absoluto de
0,08520 y mediante la Grafica No. 2 se determino el valor del orden de reacción para el
yoduro y=0,8892 que de igual manera en relación con los datos grupales datan un error
absoluto de 0,05545. Así como para el calculo de la constante k (que no cambia con
respecto a la concentración solo un cambio en la temperatura podría modificarla) [2] se
evaluó de manera individual como k=4,3583X10
-3
que comprende un error absoluto de
2,7481X10
-4
.

Es posible referirse a un error humano o de operador con respecto al uso adecuado y
optimo de las buretas, en el momento de medir los volúmenes exactos de cada uno de
los diferentes reactivos pudiendo ser esta una de las causas que explicasen el error
absoluto presentado, ya que el calculo de esta ley depende exclusivamente de la parte
empírica realizada en la practica de laboratorio y no tiene una relación directa con la
estequiometria de la reacción.

Se puede afirmar que la reacción es de segundo orden global puesto que la suma de
sus ordenes x y y es 1,9846 haciendo el adecuado uso de cifras significativas es
posible aproximar a 2,0000.

La energía de activación de es la cantidad de energía necesaria que deben absorber
los reactivos en sus estados basales para alcanzar el estado de transición, de manera
que la reacción pueda efectuarse, cuanto mayor es la energía de activación mas lenta
es la reacción[3], para el experimento realizado en esta practica se obtuvo una energía
de activación de 76939,4 J/mol lo que nos indica que en la reacción H2O2 +2H
+
+ 2I
-

I2 + 2H2O, como la energía de reacción es muy alta a los reactivos les tomara mas
tiempo alcanzarla, por lo tanto la reacción ocurre en un largo periodo de tiempo

6. CONCLUSIONES

1. Se determino experimentalmente la expresión de la ley de velocidad para la
reacción







; de manera individual se obtuvo que









, no obstante al contrastarse con la
ecuación de la ley de velocidad obtenida de manera grupal









se registra un error absoluto que puede
estar fundamentado en un error de operador en el momento de la medición del volumen
de los diferentes reactivos en las buretas.
2. La reacción es de segundo orden global pues la suma de sus coeficientes x y y
es dos.
3. La magnitud de la energía de activación de una reacción química determina la
velocidad de ésta, en la trabajada en el laboratorio H2O2 +2H
+
+ 2I
-
 I2 + 2H2O fue de
76939,4 J/mol, lo que indica que la velocidad de reacción es lenta ya que alcanzar
dicha energía para formar el complejo activado le tomara a los reactivos un periodo de
tiempo más prolongado.
4. La velocidad de reacción depende de la concentración de los reactivos y de la
temperatura ya que a medida que estos aumentan, se incrementa el número de
colisiones, ya que las partículas se moverán más rápido y por ello será mayor la
velocidad de reacción.
BIBLIOGRAFÍA
[1] Tema 3: Cinética química.pdf
http://centros4.pntic.mec.es/~sierra8/aquimica/cinetica.pdf - Consultado el 23 de mayo
[2] Conceptos básicos de cinética química, Juan J. Baeza.
http://www.uv.es/~baeza/cqtema3.html - Consultado el 22 de Mayo de 2012
[3] WHITTEN, K.W, Química General, Tercera Edición, Mc Graw-Hill. Pág. 492.

7. ANEXOS
Grafica No. 1. Datos individuales de Logaritmo de la concentración de Peróxido de Hidrogeno
v.s Logaritmo de la velocidad de reacción con concentración de Yoduro de Potasio constante
(Ensayos 1, 2 y 3) para calcular el Índice X de la ley de velocidad.




Grafica No. 2. Datos individiales de Logaritmo de la concentración de Yoduro de Potasio v.s
Logaritmo de la velocidad de reacción con concentración de Peróxido de Hidrogeno Constante
(Ensayos 3, 4 y 5) para calcular el Índice Y de la ley de velocidad.






y = 1.0349x - 9.2158
-14.4
-14.2
-14
-13.8
-13.6
-13.4
-13.2
-5 -4.5 -4 -3.5 -3
Ln Velocidad de reaccion

Ln [H2O2]
Ln [H2O2] v.s Ln Velocidad de reaccion

y = 0.8892x - 9.4771
-14.1
-14
-13.9
-13.8
-13.7
-13.6
-13.5
-13.4
-13.3
-13.2
-5.2 -5 -4.8 -4.6 -4.4 -4.2 -4
Ln Velocidad de reaccion

Ln [KI]
Ln [KI] v.s Ln Velocidad de reaccion

8. Grafica No. 3. Datos de media grupal de Logaritmo de la concentración de Peróxido de
Hidrogeno v.s Logaritmo de la velocidad de reacción con concentración de Yoduro de Potasio
constante (Ensayos 1, 2 y 3) para calcular el Índice X de la ley de velocidad.


Grafica No. 4. Datos de media grupal de Logaritmo de la concentración de Yoduro de Potasio
v.s Logaritmo de la velocidad de reacción con concentración de Peróxido de Hidrogeno
Constante (Ensayos 3, 4 y 5) para calcular el Índice Y de la ley de velocidad.

y = 0.9497x - 9.5009
-14.2
-14.1
-14
-13.9
-13.8
-13.7
-13.6
-13.5
-13.4
-13.3
-13.2
-13.1
-5 -4.5 -4 -3.5 -3
Ln Velocidad de reaccion

Ln [H2O2]
Ln [H2O2] v.s Ln Velocidad de reaccion
y = 0.9414x - 9.2058
-14.1
-14
-13.9
-13.8
-13.7
-13.6
-13.5
-13.4
-13.3
-13.2
-13.1
-5.2 -5 -4.8 -4.6 -4.4 -4.2 -4
Ln Velocidad de reaccion


Ln [KI]
Ln [KI] v.s Ln Velocidad de reaccion