Efecto de la temperatura yodacion acetona PDF

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE Facultad de LABORATORIO DE EQUILIBRIO Y CINETICA. 8: EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LA RAPIDEZ DE LA DE LA DE LA ACETONA. OBJETIVO GENERAL Estudiar el efecto de la temperatura sobre la rapidez de OBJETIVO PARTICULAR a) Determinar la constante de rapidez de a varias temperatur...

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO. Facultad de Química.

LABORATORIO DE EQUILIBRIO Y CINETICA. 2018-2

Práctica 8: EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LA RAPIDEZ DE LA CINÉTICA DE LA YODACIÓN DE LA ACETONA.

★ OBJETIVO GENERAL Estudiar el efecto de la temperatura sobre la rapidez de reacción. ★ OBJETIVO PARTICULAR a) Determinar la constante de rapidez de reacción a varias temperaturas. b) obtener la energía de activación y el factor pre-exponencial de la ecuación de Arrhenius. ★ ANTECEDENTES La energía de activación es la energía mínima necesaria que debe poseer las moléculas de reactivo para que colisionan de manera efectiva, de tal manera que sea posible romper los enlaces químicos y se lleve a cabo la reacción. A una mayor energía de activación la rapidez de reacción es más lenta. La teoría de Arrhenius sobre la dependencia de la rapidez de reacción con la temperatura está definido por:

α A + β B → γ C + δD r = K [A]X [B ]Y K = Ae−Ea/ RT Esta ecuación relaciona la constante de rapidez K con la temperatura para una determinada reacción química. K = cte. de rapidez ( mol ) L

1 −n

(min)−

1 1 n

A = factor pre − e xponencial ( mol ) − (min)− 1 L E a = energía de activación (J /mol) T = temperatura (K) R = 8.314(J /molK ) A= frecuencia de las colisiones entre las moléculas de reactivo, el cuales independiente de la temperatura. a mayor factor exponencial, la rapidez de reacción aumenta. en general, la rapidez de reacción química aumenta al incrementar la temperatura. De acuerdo a la teoría de colisiones para que ocurra una reacción las partículas reaccionantes deben colisionar. solo una cierta fracción de las colisiones totales causan un cambio químico; Estas son llamadas colisiones exitosas. Este tipo de colisiones tienen la energía de activación suficiente al momento del impacto para romper y formar nuevos enlaces. Al incrementar la concentración y temperatura, lleva a ma colisiones exitosas. incrementando la velocidad de reacción. Esto está descrito por una ecuación matemática que tiene una tendencia lineal.

lnK =−

Ea ( 1 ) R T

+ lnA

La teoría de estados de transición de Eyring explica la velocidad de reacción de reacciones químicas elementales. asume la existencia de un tipo especial

de equilibrio químico (cuasi-equilibrio), entre los reactivos y el complejo activado o estado de transición, una estructura inestable por su alta energía. ejemplo:

★ ALGORITMO PARA CÁLCULOS. Para calcular la concentración de yodo a cada tiempo y temperatura se emplea la ecuación obtenida de la curva patrón: y=0.9998x + 0.0004 donde: C = Absm. − b Cálculos de la concentración para la Tabla 1. 0.366 − 0.0004 0.9998 0.268 − 0.0004 0.9998 0.132 − 0.0004 0.9998 0.021 − 0.0004 0.9998

= 0.365mol /L = 0.267mol /L = 0.131mol /L = 0.200mol /L

0.348 − 0.0004 0.9998 0.214 − 0.0004 0.9998 0.091 − 0.0004 0.9998 0.018 − 0.0004 0.9998

= 0 .346mol/ L = 0 .214mol/ L = 0 .090mol/ L

0.301 − 0.0004 = 0.300mol L 0.9998 0.172 − 0.0004 = 0.171mol L 0.9998 0.052 − 0.0004 = 0.051mol L 0.9998

/ /

/

= 0 .017mol/ L

Cálculos de la concentración para la Tabla 2. 0.332 − 0.0004 0.9998 0.240 − 0.0004 0.9998 0.139 − 0.0004 0.9998 0.042 − 0.0004 0.9998

= 0.331mol /L = 0.239mol /L = 0.138mol /L = 0.041mol /L

0.317 − 0.0004 0.9998 0.204 − 0.0004 0.9998 0.106 − 0.0004 0.9998 0.017 − 0.0004 0.9998

= 0.316mol/L = 0.203mol/L = 0.105mol/L

0.283 − 0.0004 0.9998 0.171 − 0.0004 0.9998 0.074 − 0.0004 0.9998

= 0 .282mol/L = 0 .170mol/L = 0 .073mol/L

= 0.016mol/L

Cálculos de la concentración para la Tabla 3 0.319 − 0.0004 0.9998 0.169 − 0.0004 0.9998 0.027 − 0.0004 0.9998

= 0.318mol /L = 0.168mol /L = 0.026mol/L

0.291 − 0.0004 0.9998 0.119 − 0.0004 0.9998

= 0 .290mol/L = 0 .118mol/L

0.224 − 0.0004 0.9998 0.070 − 0.0004 0.9998

= 0.223mol/L = 0.069mol/L

★ RESULTADOS. TABLA 1. Registrar los datos de tiempo y absorbancia. Calcular la concentración de yodo, su logaritmo y su inversa. A temperatura ambiente 25°C T (segundos)

Abs

C (mol/L)

LnC

1/C

0

0.366

0.365

-1.008

2.74

50

0.348

0.346

-1.06

2.89

100

0.301

0.3

-1.2

3.33

150

0.268

0.267

-1.3

3.74

200

0.215

0.214

-1.5

4.67

250

0.172

0.171

-1.76

5.81

300

0.132

0.131

-2.03

7.57

350

0.091

0.09

-2.41

10.98

400

0.052

0.051

-2.97

19.23

450

0.021

0.02

-6.21

47.62

500

0.018

0.017

-6.37

58.82

550

0.018

0.017

-6.37

58.82

600

0.018

0.017

-6.37

58.82

650

0.018

0.017

-6.37

58.82

700

0.018

0.017

-6.37

58.82

TABLA 2. Registro de datos de tiempos, absorbancia y concentraciones. A 30 °C T (segundos)

Abs

C (mol/L)

LnC

1/C

0

0.332

0.331

-1.106

3.021

30

0.317

0.316

-1.152

3.164

60

0.283

0.282

-1.266

3.546

90

0.240

0.239

-1.431

4.184

120

0.204

0.203

-1.594

4.926

150

0.171

0.170

-1.772

5.882

180

0.139

0.138

-1.980

7.246

210

0.106

0.105

-2.253

9.523

240

0.074

0.073

-2.617

13.699

270

0.042

0.041

-3.191

24.390

300

0.017

0.016

-4.135

62.5

320

0.000

-

-

-

TABLA 3. Registro de datos de tiempos, absorbancia y concentraciones. A 35 °C T (segundos)

Abs

C (mol/L)

LnC

1/C

0

0.319

0.318

-1.146

3.145

40

0.291

0.290

-1.238

3.448

80

0.224

0.223

-1.501

4.484

120

0.169

0.168

-1.784

5.952

160

0.119

0.118

-2.137

8.474

200

0.070

0.069

-2.674

14.493

240

0.027

0.026

-3.649

38.461

280

0.000

-

-

-

Tabla 4 Valor de Kps T (°C)

T (K)

1/T (K^-1)

Kps

LnKps

25

298.15

0.0035

0.0006

-7.418

30

303.15

0.0033

0.0011

-6.812

35

306.15

0.0032

0.0012

-6.725

Gráficas a temperatura ambiente (25°C) Gráfica 1. Concentración de I 2 contra tiempo

Gráfica 2. Logaritmo natural de la concentración de I 2 contra tiempo

Gráfica 3. Inverso de la concentración de I 2 contra tiempo

Gráficas a temperatura 30°C Gráfica 4. Concentración de I 2 contra tiempo

Gráfica 5. Logaritmo natural de la concentración de I 2 contra tiempo

Gráfica 6. Inverso de la concentración de I 2 contra tiempo

Gráficas a temperatura 35° Gráfica 7. Concentración de I 2 contra tiempo

Gráfica 8. Logaritmo natural de la concentración de I 2 contra tiempo

Gráfica 9. Inverso de la concentración de I 2 contra tiempo

Gráfica 10. Logaritmo natural de Kps contra el inverso de la temperatura.

m =−

Ea R

; − mR = E a ; Ea =− (− 2412.9)(8.413J /molK) Ea= 20060.85J/mol

b = LnA ; A = eb ; A = e1.0579 A=2.8803 ★ Análisis de resultados. 1. ¿De qué orden es la reacción? A temperatura ambiente, determinamos que el orden de reacción es cero, y al incrementar la temperatura a una mayor a la del ambiente el orden de la reacción es de cero. 2. ¿Cambia el orden de reacción con la temperatura? Sí, es más rápida la reacción. 3. ¿Cómo cambia la constante de rapidez de reacción con la temperatura? La constante de rapidez aumenta conforme aumenta la temperatura 4. ¿Qué valor tiene la energía de activación? ¿Cuáles son sus unidades? Sus unidades son de energía sobre cantidad de materia. E a = 20060.85J /mol 5. ¿Qué valor tiene el factor pre-exponencial? ¿Cuáles son sus unidades? ¿Qué significado tiene este valor? A= 2.8803, Expresa las colisiones y es adimensional. ★ Conclusiones. El aumento de la temperatura aumenta la rapidez de reacción debido a que el número de las colisiones de las especies reaccionantes aumenta. La teoría de Arrhenius solo se aplica para reacciones de una sola etapa. La rapidez de la reacción disminuye a medida que la barrera energética aumenta. Cuando la energía de activación aumenta, la velocidad de reacción disminuye. El factor pre-exponencial refleja el número de choques efectivos que tienen las moléculas de los reactivos. ★ Bibliografía. Chang R., Fisicoquímica, Mc Graw Hill, 3a Edición, 2008, pp. 475-479...