Instituto Politécnico NacionalEscuela Nacional de Ciencias Biológicas

Laboratorio de Fisicoquímica IICinética de las reacciones químicas-

Determinación del orden de reacción respecto al catalizador.

3IV1

CINÉTICA QUÍMICA Es el estudio de las velocidades de las reacciones químicas y de los mecanismos mediante los que tienen lugar.

VELOCIDAD DE REACCIÓN

Naturaleza y concentración de

reactantes

Estado físico de los

reactivos Presencia de catalizadores

Cuantifica rapidez de una reacción.

Temperatura

Para la reacción: aA + bB cC

La dependencia entre la velocidad de reacción y la concentración está determinada por:

V=KCAn1CB

n2

ORDEN DE REACCIÓN

Número positivo que describe la forma en que la velocidad depende de la concentración. Sólo se obtiene de manera experimental.

¿Por qué determínanos el orden de una reacción?

El orden de reacción no define un mecanismo pero puede sugerir algunas veces uno y nos puede ayudar a elegir en entre 2 mecanismos alternativos.

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ENERGÍA DE ACTIVACIÓN

Energía mínima necesaria para que se produzca una reacción química.Obstáculo energético para una reacción, cuya magnitud determina la velocidad de reacción.

Dependencia entre velocidad de reacción y energia de activacion la expresa la Ecuación de

Arrhenius.

CATÁLISIS. Catalizador: Acelera una reacción química sin cambiar su magnitud.Se recobra inalterado químicamente entre los productos finales de la reacción.No son afectadas ΔG, ΔH y ΔS.

Ejemplo: Para la descomposición del H2O2

No catalizada la Ea= 71 -75 Jk/molCatalizada por platino la Ea= 46 – 50 Jk/molCatalizada por enzima catalasa la Ea= 21 – 25 KJ/mol

DATOS EXPERIMENTALES. De acuerdo a la ecuación:

Dónde:

Vf= volumen total desprendido al final de la reacción.

Vo= volumen inicial al inyectar la solución de peróxido de hidrogeno.

Vt= volumen aun tiempo t.

Tiempo (s) Vt Vf -Vt In

0 0 24 1.000 0.000

20 9 15 1.600 0.470

56 10 14 1.714 0.539

82 11 13 1.846 0.613

108 12 12 2.000 0.693

132 13 11 2.182 0.780

159 14 10 2.400 0.875

188 15 9 2.667 0.981

219 16 8 3.000 1.099

248 17 7 3.429 1.232

279 18 6 4.000 1.386

313 19 5 4.800 1.569

346 20 4 6.000 1.792

389 21 3 8.000 2.079

423 22 2 12.000 2.485

467 23 1 24.000 3.178

516 24 0 ---- ----

Tiempo vt vf – vt

0 16.5 16.5 1.0 0

18 20.3 12.7 1.30 0.26

45 21.5 11.5 1.43 0.36

94 23.0 10.0 1.65 0.5

131 24.0 9.0 1.83 0.6

176 25.0 8.0 2.06 0.72

217 26.0 7.0 2.36 0.86

278 27.0 6.0 2.75 1.01

321 28.0 5.0 3.3 1.19

386 29.0 4.0 4.12 1.41

481 30.0 3.0 5.5 1.7

605 31.0 2.0 8.25 2.11

797 32.0 1.0 16.5 2.8

1452 33.0 0 - -

Tabla 1. Datos obtenidos a 27◦C Tabla 2. Datos obtenidos a 34◦C

Tiempo vt vf – vt

0 4.8 12 1.0 0

11.19 5.8 11 1.09 0.0861

18.39 6.8 10 1.20 0.1823

17.95 7.8 9 1.33 0.2851

16.04 8.8 8 1.5 0.4054

16.92 9.8 7 1.71 0.5364

21.17 10.8 6 2.0 0.6931

26.19 11.8 5 2.4 0.8754

26.82 12.8 4 3.0 1.0986

31.98 13.8 3 4.0 1.3862

41.75 14.8 2 6.0 1.7917

47.16 15.8 1 12.0 2.4849

Tabla 3. Datos obtenidos a 38◦C

De acuerdo a la ecuación y por regresión lineal se calcularon las constantes de velocidad de reacción (k) a las distintas temperaturas.

Temperatura (C) K (s-1)

27 0.0055 34 0.003338 0.0557

T (C) T (K) 1/T (k-1) k ln k

27 300 3.33 x10-3 0.0055 -5.2

34 307 3.25x10-3 0.0033 -5.7

38 311 3.21x10-3 0.0557 -2.8

Utilizando la ecuación de Arrhenius

Y mediante regresión lineal, se calculó la energía de activación para esta reacción.

𝑙𝑛𝑘=− 𝐸𝑎𝑅1𝑇 +𝑙𝑛𝐴

Determinación del orden de reacción respecto al

catalizador (I-).

Colocar en equipo de cinética con 1

mL de KI de diferentes

concentraciones

• Introducir al tubo la mosca

• Concentraciones: 0.1M, 0.3M, 0.4M Y 0.5M,

Tomar una alícuota de 1mL

de H2O2

• Inyectar el agua oxigenada

Mantener siempre el nivel del liquido del tubo nivelador

Desarrollo experimental

Equipo montado

Datos obtenidos

La ecuación para la velocidad de la reacción cuando la concentración de H2O2 se considera constante, se expresa:

vo= k2CIX

Y expresando logarítmicamente:

logvo= logk2 + xlogCI

Se obtiene una línea recta cuya pendiente es numéricamente igual al orden de la reacción con respecto al catalizador.