GUIA N°2 Cinética Química PDF

Preview

Summary

GUÍA N° 2 – CINÉTICA QUÍMICAFACULTAD/ÁREACURSO AMBIENTECIENCIAS QUÍMICAINORGÁNICALABORATORIO DEQUÍMICAELABORADOPORDORISPALACIOSAPROBADO POR SANDRAROMEROVERSIÓN 001 FECHA DEAPROBACIÓN08/08/1. LOGRO GENERAL DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO3. MATERIALES ...

Description

GUÍA N° 2 – CINÉTICA QUÍMICA FACULTAD/ÁRE A

CURSO

AMBIENTE

CIENCIAS

QUÍMICA INORGÁNICA

LABORATORIO DE QUÍMICA

ELABORADO POR VERSIÓN

DORIS PALACIOS 001

APROBADO POR FECHA DE APROBACIÓN

SANDRA ROMERO 08/08/2019

1. LOGRO GENERAL DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Al finalizar la unidad el estudiante resuelve problemas de reacciones de primer orden, considerando las variables tiempo y concentración. 2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO  

Observar la importancia de la concentración de los reactivos con respecto a la velocidad de una reacción química. Determinar la relación entre la concentración y el tiempo de reacción entre el yodato de potasio (KIO3) y el bisulfito de sodio (NaHSO3). 3. MATERIALES Y EQUIPOS

MATERIALES - 5 Tubos de ensayo de 22 mL. - 5 Tubos de ensayo de 17 mL. - 1 Gradilla. - 1 Pipeta de 5 mL. - 1 Pipeta de 10 mL. - 1 Propipeta. - 1 Tapón cerrado # 00. - 1 Vaso de precipitado de 50 mL. EQUIPOS - 1 Cronómetro. REACTIVOS - Solución de yodato de potasio (KIO3) 0,1 M. - Solución de bisulfito de sodio (NaHSO3) 0,05 M. - Solución de almidón al 1 %. - Ácido fosfórico 2 M. (Mesa del docente) - Agua destilada. EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL (CADA ALUMNO DEBE TRAER SUS IMPLEMENTOS) - Guardapolvo blanco. - Guantes de látex. 100000G31T – Química Inorgánica Guía N° 2 – rev0001

Página 1 de 10

4. PAUTAS DE SEGURIDAD

MANEJO DE RESIDUOS Una vez culminada la práctica de laboratorio, con ayuda del docente se procederá a la identificación y segregación de los residuos generados (ejemplo: residuos químicos y/o residuos sólidos) para su manejo, según se detalla a continuación: a. Residuos químicos: - Verter el residuo que contienen los tubos de ensayo en el sistema armado que se encuentra dentro de la cabina extractora de gases o en la mesa indicada por el docente. - Agregar pequeñas alícuotas de agua destilada a los tubos de ensayo a modo de enjuague, agitar y verter al sistema armado. - Repetir el procedimiento 1 o 2 veces si fuera necesario. Nota: Usar la menor cantidad de agua. b. Residuos sólidos: - Según las indicaciones del docente se realizará la segregación de los residuos sólidos en los tachos correspondientes para su recolección.

Importante: El asistente de laboratorio responsable del ambiente, procederá a recoger el residuo químico segregado y/o tratados para luego envasarlo, rotularlo y almacenarlo temporalmente hasta su disposición final. RECOMENDACIONES DE SEGURIDAD - En el caso se encuentre un material dañado, comunicar al asistente para evitar laceraciones y/o heridas. - Evitar cualquier contacto con los reactivos químicos, ya sea durante la práctica o también al momento de la segregación de los residuos. - En caso de exposición de reactivos químicos a la piel u ojos comunicar al docente y/o asistente. USO DE EPP - En esta clase de laboratorio se usarán los siguientes EPP: Guardapolvo blanco y guantes de látex.

5. FUNDAMENTO

CINÉTICA QUÍMICA La cinética química es una parte de la química netamente experimental que estudia la rapidez con que transcurren las reacciones químicas o también denominada velocidad de reacción. VELOCIDAD DE REACCIÓN La velocidad de una reacción química se conoce como una velocidad de descomposición de un reactivo y a su vez como la velocidad de generación de un producto, conforme transcurre la reacción química en un intervalo de tiempo. Considere la siguiente reacción química: � 3 +3

→2

Donde: [A] , [B] y [C]: Concentración molar (mol/L).

Los signos negativos indican que las concentraciones de los reactantes A y B decrecen con el tiempo, y el signo positivo, que la concentración del producto C aumenta con el tiempo. La definición de velocidad nos indica que B se consume (desaparece) 3 veces más rápido que A, mientras C se produce (aparece) 2 veces más rápido que A, a medida que esta última se consume. LEY DE VELOCIDAD La expresión matemática que relaciona la velocidad de una reacción con las concentraciones de los reactivos se denomina Ley de Velocidad. Esta Ley plantea que “la velocidad de una reacción es proporcional a la concentración de los reactantes elevado a ciertos exponentes experimentales”. Para la reacción anteriormente citada, la Ley de velocidad podemos representarla según:

Donde : Disminución de la concentración de A en función del tiempo, a una : Temperatura T determinada. −∆[� ] ∆�

� : Constante de velocidad. � : Orden del reactante A. � : Orden del reactante B. � + � : Orden total de la reacción.

El exponente de cada concentración (n y m en este caso) se denomina el orden de la reacción para esa especie química particular. Si los valores de m y n son 1 y 2 respectivamente, la ley de velocidad es: [−∆[ ] ���� = = [[[ [[] 2[ ] ∆t Y se dice que la reacción es de primer orden respecto a la especie A y de segundo orden respecto a la especie B. Si los valores de m y n son 0 y 1 respectivamente, la ley de velocidad es: ���� =

[−∆[ ]

= �[�]0[[ ]1 = []

∆t

En este caso se dice que es de orden cero respecto a A (o independiente de la concentración de A) y de primer orden respecto a B. El orden de reacción respecto a una especie es simplemente la potencia a la cual se eleva la concentración de dicha especie en la ley de velocidad. El orden total de la reacción será la suma de � + . Se debe hacer presente que el orden de reacción se determina experimentalmente y no debe ser relacionada con los coeficientes de la ecuación estequiométrica, excepto si la reacción ocurre en una sola etapa. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE REACCIÓN Son las siguientes: 

La concentración A mayor concentración de los reactivos, mayor será la probabilidad de que se produzcan choques entre sus partículas, es decir cuando aumenta la concentración de los reactivos, aumentará la velocidad de reacción. ∆ � ∆[ ] → � ∆



La temperatura Al aumentar la temperatura, el movimiento de las partículas es más rápido por lo cual se producen más choques, además las partículas tienen mayor energía cinética y por tanto los choques son más eficaces, es decir si la temperatura aumenta la velocidad de reacción aumenta. �∆ ∆→�∆ ∆



Los catalizadores Son sustancias que aumentan o disminuyen considerablemente la velocidad de reacción sin interferir en la formación de los productos, estos catalizadores no se consumen durante la reacción química.

REACCIÓN DEL KIO3 Y NaHSO3 Los reaccionantes efectivos son el ion yodato (IO3-) y el ion bisulfito (HSO3-). La reacción puede representarse por la ecuación: �� − + 3 − → � − + 3− 3

3

4

presencia de bisulfito es reducido a yoduro. 5�− + 6� + +�� 3�2 + 3 − → �2 +32��� 22→ − + 2 � − 4+ � 3 − �+ 3+ El almidón que se usa como indicador de la reacción forma un complejo con el �2 pero la reacción �2 → −, por acción del bisulfto es más rápida que la de formación del complejo 2 − almidón y, por lo tanto, se produce − hasta que el bisulfto se agota y, en este momento se inicia la formación del complejo de color azulnegro. 6. PROCEDIMIENTO (DESARROLLO DE LA PRÁCTICA)

Efecto de la concentración en la velocidad de reacción. - Se tiene 5 tubos de ensayo de 22 mL rotulados (a, b, c, d, e). - Añadir con una pipeta, 2.5 mL de la solución de yodato de potasio (KIO₃) 0.1 M al tubo de ensayo grande rotulado con la letra “a”. - Luego añadir 2.0 mL, 1.5 mL, 1.0 mL y 0.5 mL en los tubos de ensayo grandes rotulados restantes b, c, d y e respectivamente y completar con agua destilada hasta 2.5 mL. Nota: Verter un poco agua destilada de la piseta al vaso de precipitado y utilizarla. Tabla 01. Volúmenes de los reactivos en cada tubo. KI O3 ( m L)

H2 O ( m L)

a

2.5

0. 0

b

2.0

0. 5

c

1.5

1. 0

d

1.0

1. 5

e

0.5

2. 0

Identificación del tubo

Fuente: Propia - Con la ayuda del docente o asistente de laboratorio de Química, añadir 10 gotas de ácido fosfórico 2 M a los tubos de ensayo de 22 mL que contienen las soluciones de KIO3. - Añadir 4 gotas de solución de almidón 1 % en cada tubo de ensayo de 17 mL que contiene 2.5 mL de la solución NaHSO3 ya medidos y entregados por el asistente. - Verter las soluciones de los tubos de ensayo de 17 mL con NaHSO3 a los tubos de ensayo de 22 mL con KIO3. Empiece por el primer par de tubos indicado por el profesor.

IMPORTANTE: No olvidar usar el tapón al momento de homogenizar. No introducir completamente el tapón en el tubo de ensayo ya que podría quedar atascado. - Tomar el tiempo desde el instante en que las soluciones entran encontacto hasta que aparece una coloración azul y anotar.

7. ENTREGABLES

I. CÁLCULOS Y RESULTADOS: Complete las tablas y escriba sus cálculos en una hoja adjunta. Tabla A. Resultados de la práctica de cinética química. Gráfico A. Concentración [KIO3] (eje Y) versus tiempo (eje X). II. CUESTIONARIO III. CONCLUSIONES

8. FUENTES DE INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA LIBROS: -

Chang, R. (2010). Química. Brown, T., LeMay Jr., H., Bursten, B. E., Burdge, J. R. (2007). Química: la ciencia central. Atkins, P. W., & Jones, L. (2006). Principios de química: los caminos del descubrimiento. Petrucci, H. (2011). Química general.

DOCUMENTOS: -

Protocolo de seguridad para los laboratorios de Química Plan de manejo de residuos de los laboratorios de Química y Física

REPORTE DE LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA PRÁCTICA 02: CINÉTICA QUÍMICA.

PROFESOR:

N° DE CLASE-SECCIÓN:

FECHA:

NÚMERO DE MESA:

HORARIO: INTEGRANTES: Apellidos y Nombres

Apellidos y Nombres

1 MARIA DEL PILAR SEMINARIO GAMA

5 CHENIER LOPEZ VELASQUEZ

2 JEAN MARIO ORTIZ CACHIQUE

6 YESSENIA RETAMOZO ESPINOZA

3 JHON ADERSON LABORIANO FLORES

7

4 OLGA DE LOS ANGELES BRICEÑO

8

CUSQUE

I. CÁLCULOS Y RESULTADOS: Complete las tablas y escriba sus cálculos en una hoja adjunta. Tabla A. Resultados de la práctica de cinética química. Identificaci

KI

ón del

O3

2

tubo

H

NaHS

[KIO3]

O

O3

(mol/L)

(m

(

(mL

L)

m

)

Tiempo de Reacción (segundos)

L) a

2.5 ml

0 ml

2.5 ml

0.1 M

80

b

2.0 ml

0.5 ml

2.5 ml

0.08 M

100

c

1.5 ml

1.0 ml

2.5 ml

0.06 M

110

d

1.0 ml

1.5 ml

2.5 ml

0.04 M

120

e

0.5 ml

2.0 ml

2.5 ml

0.02 M

135

Observacion es

Gráfico A: Concentración [KIO3] (eje Y) versus Tiempo de reacción (eje X).

CENTRACIÓN [KIO3] vs Tiempo

TR

KIO3(M)

80 100 110 120 135

0.1 0.08 0.06 0.04 0.02

II.

CUESTIONARIO

1 . Según lo observado en la tabla, la concentración molar de ioduro de potasio KIO3, ha disminuido en cada muestra que se ha realizado, si la concentración molar de un reactivo aumenta la velocidad de reacción de esta también aumenta y el tiempo de reacción disminuiría.

CONCLUSIONES 1. Los valores que tenemos en la tabla, al disminuir la concentración molar del ioduro de potasio, la velocidad de ese también disminuye. Además, esto significa que el tiempo de reacción aumentaría en cada uno de las pruebas. 2. En el gráfico se observa que, en el eje x posicionamos el tiempo de reacciones y en el eje Y las concentraciones molares. Concluimos que la reacción es de orden 0...