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LABORATORIO DE QUIMICATRABAJO: CINETICA QUIMICADOCENTE: ING. MARIANELA FLORES CONDORIESTUDIANTE: VANIA ABIGAIL ESCOBAR POMACODIGO SAGA: A26887-C.: 15036369PARALELO: 1 ACARRERA: INGENIERIA CIVILFECHA 12/10/1En el presente informe se dará a conocer acerca de la cinética química, ya que la cinética est...

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LABORATORIO DE QUIMICA TRABAJO: CINETICA QUIMICA DOCENTE: ING. MARIANELA FLORES CONDORI ESTUDIANTE: VANIA ABIGAIL ESCOBAR POMA CODIGO SAGA: A26887-9 C.I.: 15036369 PARALELO: 1 A CARRERA: INGENIERIA CIVIL FECHA 12/10/2021

1.INTRODUCCION En el presente informe se dará a conocer acerca de la cinética química, ya que la cinética estudia la velocidad o rapidez con la que ocurre una reacción química. La rapidez de reacción se refiere al cambio en la concentración de un reactivo o de un producto con respecto al tiempo de reacción. El conocimiento de las velocidades de reacción química en su función de concentración, temperatura, mecanismos de reacción catalizador es importante no solo por sí mismo, sino también para comprender procesos bioquímicos importantes para la vida y en otros campos de aplicación. 2.OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GENERAL -Observar sobre el efecto que tiene la velocidad de reacción, los factores en función a tiempo y temperatura. 2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS -Determinar la concentración de velocidad de reacción -Controlar el tiempo de reacción con un cronometro -Determinar las temperaturas en la velocidad de reacción -Interpretar los datos experimentales mediante graficas 3.MARCO TEORICO La Cinética Química es la rama de la química, encargada del estudio cuantitativo de la rapidez de reacción. Podemos definirla como la encargada de tratar la velocidad de una reacción, los factores que influyen en ella, y del mecanismo a través del cual los reactivos se transforman en productos. Esta transformación de reactivos en productos, puede ser rápida, lenta, e incluso puede llegar a no suceder nunca. Algunas reacciones ocurren en un solo paso, a través de un choque simple de dos moléculas y el reordenamiento de los átomos, pero por lo general, las reacciones suceden mediante etapas intermedias que forman en conjunto el mecanismo de la reacción. El descubrimiento de las reacciones intermedias, por las cuales los reactivos se convierten en productos, es decir, la descripción de las reacciones con exactitud, es también papel de la cinética química.

Algunas reacciones químicas, ocurren de forma prácticamente instantánea a temperatura ambiente, en cambio, otras suceden muy lentamente aún estando en las mismas condiciones, este hecho hace algo difícil definir el concepto de velocidad de reacción que intentamos entenderlo como: La velocidad de reacción representa la rapidez con la que tiene lugar la transformación de unos reactivos, en otras distintas, los productos.

En todas las reacciones, con el paso del tiempo, se agotan los reactivos a la vez que se van transformando en productos, de esta manera podemos definir otro termino importante en la cinética química: la velocidad media de reacción. La velocidad media de reacción, en las reacciones homogéneas entre gases o entre reactivos en disolución, se mide a partir de la disminución del reactivo o el aumento de la concentración de un producto en un espacio de tiempo. Las reacciones homogéneas son aquéllas donde los reactivos se encuentran en la misma fase. Supongamos así teóricamente la reacción: aA + bB → cC + dD La velocidad en esta reacción se expresa en función de la concentración de los reactivos, en este caso, A y B, es decir: ∆ [A] / ∆t y ∆[B] / ∆t O también puede expresarse como el aumento de las concentraciones de los productos C y D, en un espacio de tiempo: ∆[C]/ ∆t y ∆[D]/ ∆t Generalmente las concentraciones se miden en moles por litro ( mol.L^-1) , y los espacios de tiempo, en segundos ( s ). De este modo, la velocidad se medirá en moles por litro por segundo ( mol.L^-1. s ^ -1) Para que las variaciones anteriormente citadas sean análogas, debe tenerse en cuenta que: Por cada a mol.L^-1 de A que se agote, desaparecerá también un b mol.L^-1 de B, a la vez que se producen c mol.L^-1 de C y d mol.L^-1 de D. Es por esto que cada cambio de concentración necesita ser dividido por el coeficiente estequiométrico que corresponda. Como [A] y [B] disminuyen, sus transformaciones son negativas, siendo en cambio las de [C] y [D], positivas. Por lo cual, debemos colocar el signo – delante de las variaciones de reactivos para que, de este modo, la velocidad siempre obtenga un valor positivo. A parte de conocer la velocidad media, es interesante conocer el valor de la velocidad en un momento determinado, término conocido como velocidad instantánea. Ésta se halla determinando la velocidad media en un intervalo de tiempo tan pequeño como se desee, expresándose mediante la derivada de la concentración con respecto del tiempo, ya sea de un reactivo o de un producto, dividida por el coeficiente estequiométrico que corresponda.

Teoría de las reacciones químicas: Estudiar la velocidad de las reacciones, las leyes y sus factores, se hace más comprensible si se tiene una teoría que de explicaciones acerca de cómo y en qué condiciones, ocurren las reacciones químicas. En torno a 1920, se propuso la conocida como teoría de las colisiones, que algo después, hacia 1935, se amplió con la teoría del complejo activado o del estado de transición. Teoría de las colisiones: Según esta teoría, una reacción tiene lugar si se cumple una condición: el choque o colisión de las partículas de los reactivos, ya sean átomos, iones o moléculas. Los cálculos demuestran, que no es suficiente el choque de partículas para que éstas reaccionen, ya que de ser así, todas las reacciones serían instantáneas, debido al gran número de choques que se producen en un intervalo pequeño de tiempo. Para que el choque de dos partículas sea garantía para provocar una reacción entre ellas, las partículas deben cumplir dos condiciones: Tener energía cinética suficiente, como para que los enlaces se ordenen dando la formación de una sustancia nueva. La energía cinética se transforma en energía de vibración, provocando la ruptura de los enlaces así que, si no se posee una mínima energía cinética, las partículas rebotaran sin reaccionar. Colisión con buena orientación. Si se cumplen estas dos condiciones, el choque de las partículas será eficaz y se producirá la reacción entre ellas. Teoría del complejo activado: Esta teoría, también conocida como teoría del estado de transición, dice que cuando las moléculas que forman los reactivos se acercan, se deforman, provocando que el choque de lugar a un estado intermedio de gran energía y poca duración: el complejo activado. El complejo activado es una mezcla de las moléculas que pueden dar lugar a los productos. El complejo sólo se forma si las moléculas de los reactivos tienen una energía igual o mayor a la llamada, energía de activación, que es característica de cada reacción.

La energía de activación es la energía complementaria que deben absorber las moléculas de los reactivos, para que cuando choquen, éstas lleguen a formar el complejo activado. Esta teoría dice, que la reacción sólo comienza cuando las moléculas de los reactivos llegan a la valla energética que supone la energía de activación. Generalmente, sólo una pequeña parte de las moléculas tienen tanta energía como para superar esta valla, por lo tanto, sólo esta pequeña parte, participa en la reacción. Cuanto mayor sea la energía de activación, menor será la velocidad de reacción. En cambio, en las reacciones de baja energía de activación, se beneficia la velocidad de reacción al ser mayor el número de choques eficaces. En todas las reacciones, con el paso del tiempo, se agotan los reactivos a la vez que se van transformando en productos, de esta manera podemos definir otro termino importante en la cinética química: la velocidad media de reacción. La velocidad media de reacción, en las reacciones homogéneas entre gases o entre reactivos en disolución, se mide a partir de la disminución del reactivo o el aumento de la concentración de un producto en un espacio de tiempo. Las reacciones homogéneas son aquéllas donde los reactivos se encuentran en la misma fase. Supongamos así teóricamente la reacción: aA + bB → cC + dD La velocidad en esta reacción se expresa en función de la concentración de los reactivos, en este caso, A y B, es decir: ∆ [A] / ∆t y ∆[B] / ∆t O también puede expresarse como el aumento de las concentraciones de los productos C y D, en un espacio de tiempo: ∆[C]/ ∆t y ∆[D]/ ∆t Generalmente las concentraciones se miden en moles por litro ( mol.L^-1) , y los espacios de tiempo, en segundos ( s ). De este modo, la velocidad se medirá en moles por litro por segundo ( mol.L^-1. s ^ -1) Para que las variaciones anteriormente citadas sean análogas, debe tenerse en cuenta que:

Por cada a mol.L^-1 de A que se agote, desaparecerá también un b mol.L^-1 de B, a la vez que se producen c mol.L^-1 de C y d mol.L^-1 de D. Es por esto que cada cambio de concentración necesita ser dividido por el coeficiente estequiométrico que corresponda. Como [A] y [B] disminuyen, sus transformaciones son negativas, siendo en cambio las de [C] y [D], positivas. Por lo cual, debemos colocar el signo – delante de las variaciones de reactivos para que, de este modo, la velocidad siempre obtenga un valor positivo. A parte de conocer la velocidad media, es interesante conocer el valor de la velocidad en un momento determinado, término conocido como velocidad instantánea. Ésta se halla determinando la velocidad media en un intervalo de tiempo tan pequeño como se desee, expresándose mediante la derivada de la concentración con respecto del tiempo, ya sea de un reactivo o de un producto, dividida por el coeficiente estequiométrico que corresponda. Teoría de las reacciones químicas: Estudiar la velocidad de las reacciones, las leyes y sus factores, se hace más comprensible si se tiene una teoría que de explicaciones acerca de cómo y en qué condiciones, ocurren las reacciones químicas. En torno a 1920, se propuso la conocida como teoría de las colisiones, que algo después, hacia 1935, se amplió con la teoría del complejo activado o del estado de transición. Teoría de las colisiones: Según esta teoría, una reacción tiene lugar si se cumple una condición: el choque o colisión de las partículas de los reactivos, ya sean átomos, iones o moléculas. Los cálculos demuestran, que no es suficiente el choque de partículas para que éstas reaccionen, ya que de ser así, todas las reacciones serían instantáneas, debido al gran número de choques que se producen en un intervalo pequeño de tiempo. Para que el choque de dos partículas sea garantía para provocar una reacción entre ellas, las partículas deben cumplir dos condiciones: Tener energía cinética suficiente, como para que los enlaces se ordenen dando la formación de una sustancia nueva. La energía cinética se transforma en energía de vibración, provocando la ruptura de los enlaces así que, si no se posee una mínima energía cinética, las partículas rebotaran sin reaccionar. Colisión con buena orientación.

Si se cumplen estas dos condiciones, el choque de las partículas será eficaz y se producirá la reacción entre ellas. Teoría del complejo activado: Esta teoría, también conocida como teoría del estado de transición, dice que cuando las moléculas que forman los reactivos se acercan, se deforman, provocando que el choque de lugar a un estado intermedio de gran energía y poca duración: el complejo activado. El complejo activado es una mezcla de las moléculas que pueden dar lugar a los productos. El complejo sólo se forma si las moléculas de los reactivos tienen una energía igual o mayor a la llamada, energía de activación, que es característica de cada reacción. El per Factores cinéticos de las reacciones Concentración de reactivos fil general de la reacción es tal que con el tiempo no sólo disminuye la concentración de reactivo, sino que además disminuye la velocidad de cambio de esta concentración. Por ejemplo en la reacción: 2N2O5(g) ---------------- 4NO2(g) + O2(g) Experimentalmente se ha demostrado que la velocidad depende solamente de la concentración de reactivos. k no depende de la concentración de reactivos y productos, sólo depende de la naturaleza de la reacción y de la temperatura. A las expresiones en las que se relacionan velocidades de reacción con la concentración se las denomina leyes de velocidad. Para determinar experimentalmente el orden de una reacción que implica sólo un reactivo la ley de velocidad se puede calcular midiendo la velocidad de la reacción en función de la concentración del reactivo. Así, por ejemplo, si la velocidad se duplica cuando se duplica la concentración de reactivo entonces el orden de la reacción será uno. Si la velocidad se cuadriplica cuando la concentración se duplica la reacción será de orden dos. Para una reacción que requiere más de un reactivo se puede hallar la ley de velocidad midiendo la dependencia de la velocidad respecto a la concentración de cada reactivo de manera independiente.

Si se fijan las concentraciones de todos los reactivos menos uno, y se registra la variación d3 velocidad como función de la concentración de ese reactivo, la dependencia que se observa nos da el orden de reacción de ese reactivo en particular. Reacciones de primer orden Son aquellas en las que la velocidad depende de la concentración de reactivo elevado a la primera potencia. Reacciones de orden dos Son aquellas cuya velocidad depende de la concentración de uno de los reactivos elevado al cuadrado, ó bien de la concentración de dos reactivos distintos elevados cada uno de ellos a la primera potencia. La velocidad de una reacción depende de la temperatura a la que tiene lugar. Así, un aumento de 10 k implica una duplicación en la velocidad de la reacción. Por otra parte una disminución de la temperatura una disminución de la velocidad. Es por esto por lo que para disminuir la velocidad de la descomposición bacteriana de los alimentos éstos se congelan a temperaturas inferiores a 0. La dependencia de la velocidad con la temperatura se explica con la teoría de colisiones, que se basa fundamentalmente en postular que las reacciones químicas ocurren como el resultado de las colisiones entre las moléculas reaccionantes. En un sistema formado por los reaccionantes A y B es lógico pensar que para que la reacción se produzca las moléculas de Ay B han de chocar entre sí. Sin embargo, no todos los choques son efectivos, si así fuera la reacción tendría lugar de forma instantánea. Para que la reacción tenga lugar es necesario superar una barrera energética mínima. Esta barrera energética se conoce como energía de activación. Las moléculas reaccionantes deben tener una energía cinética total igual a cero ó superior a la energía de activación, que es la cantidad mínima de energía necesaria para que se produzca la reacción química. En 1889 Arrhenius mostró que la constante de velocidad está relacionada con la temperatur a. La temperatura

La rapidez de las reacciones químicas aumenta confirme se eleva la temperatura. Por ejemplo: las reacciones bacterianas que conducen a la descomposición de la leche se llevan a cabo con mayor rapidez a temperatura ambiente que a temperaturas bajas. La medición de velocidades re reacción deben efectuarse a temperaturas constantes porque el calentamiento las modifica. Se estima con gran aproximación que un aumento de 10°C en la temperatura provoca la duplicación de la velocidad de reacción. Ejemplo: En la reacción del carbonato de calcio (CaCO3) con ácido clorhídrico (HCl) se desprende un determinado volumen de dióxido de carbono (CO2) gaseoso. CaCO3 + 2 HCl = CO2 + CaCl2 + H2O Cuando se toman 10 gr. de carbonato decalcio ,1 mol, se desprenden al completarse la reacción 2,24 lt. De dióxido de carbono en CNTP. Si a 25°C dicho vi}volumen gaseoso se desprende en 4 minutos, a 35°C por duplicares la velocidad se concretará en la mitad del tiempo: 2 minutos; y a 45°C por duplicarse nuevamente la velocidad de reacción, el tiempo necesario se reduce a la mitad del anterior.: 1 minuto. La presencia de catalizadores La rapidez de muchas reacciones se puede aumentar agregando una sustancia que se conoce como catalizador. Para que se lleve a cabo una reacción química es necesario un cierto nivel de energía, esto se conoce como energía de activación. Un catalizador acelera la velocidad de la reacción disminuyendo la energía de activación y sin modificar el producto y sin ser consumido durante la reacción. Las enzimas son catalizadores biológicos, moléculas de proteínas que actúan como catalizadores aumentando la velocidad de reacciones bioquímicas específicas.

Catalizadores sólidos y líquidos

Catalizador homogéneo: es aquel que esta presente en la misma fase que las moléculas que reaccionan. Catalizador heterogéneo: es aquel que existe en una fase diferente a la de las moléculas que reaccionan, comúnmente como un sólido en contacto con reactivos gaseosos o con reactivos en una solución líquida Por ejemplo: las moléculas de hidrocarburos se rearreglan para formar gasolina con ayuda de la de lo que se conoce como catalizadores pirolíticos Los catalizadores heterogéneos suelen estar compuestos de metales en óxidos metálicos El paso inicial de la catálisis heterogénea es ordinariamente la adsorción de los reactivos. La adsorción se refiere a la adhesión de las moléculas de los reactivos. La absorción se refiere a la adhesión de las moléculas en el interior de otra sustancia. Un ejemplo de catálisis heterogénea es el hidrógeno gaseoso con etileno para formar etano gaseoso. C2H4(g) + H2(g) C2H6(g) Esta reacción, además de exotérmica, es muy lenta en ausencia de catalizador. En presencia de un metal finamente pulverizado como níquel, la reacción se lleva a cabo con bastante facilidad a temperatura ambiente. El etileno y el hidrógeno se adsorben ambos en sitios activos sobre la superficie del metal. Al ocurrir al adsorción en enlace H-H del hidrógeno se rompe y deja los dos átomos de hidrógeno unidos a la superficie del metal. Los átomos de hidrógeno pueden moverse con relativa libertad por la superficie del metal, cuando uno de ellos se cruza con una molécula de etileno adsobida en el metal, puede formar un enlace sigma con uno de los átomos de carbono, con lo cual se destruye el enlace pi C-C y queda formado un grupo etilo (C2H5) unido a la superficie por un enlace sigma de metal a carbono. Este enlace es relativamente débil, de modo que el otro átomo de carbono también encuentra un átomo de hidrógeno, se forma con facilidad un sexto enlace sigma CH y se libera la molécula de etano de la superficie del metal. El sitio activo queda listo para adsober otra molécula de etileno y comenzar otra vez el ciclo. Velocidad de Reacción

La velocidad de un suceso se define como el cambio que tiene lugar en un intervalo de tiempo. Las aplicaciones de la química son innumerables, ya que, por ejemplo: en la elaboración de un producto interesa la obtención de la mayor masa posible en el menor tiempo la conservación de una sustancia en buenas condiciones mejora cuando se consigue disminuir la velocidad con la que se altera la misma. En química, la velocidad de reacción se calcula mediante la masa de sustancia, consumida u obtenida en un unidad de tiempo. Factores que afectan el equilibrio químico Existen diversos factores capaces de modificar el estado de equilibrio de un proceso químico como son la temperatura, la presión y el efecto de las concentraciones. Estos factores están relacionados con el principio de Le Chatelier-Braund, “Si en un sistema en equilibrio se modifica alguno de los factores que influyen en el mismo (temperatura, presión o concentración), el sistema evoluciona de forma que se desplaza en el sentido que tienda a contrarrestar dicha variación”. Efecto de la temperatura En los procesos endotérmicos el aumento de temperatura favorece el proceso porque necesita aporte de energía.. En las reacciones exotérmicas el aumento de temperatura entorpece la reacción. En general la reacción se desplaza en el sentido que absorba calor, es decir, que sea endotérmica. Para una reacción endotérmica: A + B + calor = C + D Un aumento de la temperatura provocará un desplazamiento del equilibrio hacia el lado que contrarresta, o sea hacia la derecha. Para una reacción exotérmica: A + B = C + D + calor Un aumento de la temperatura provocará el desplazamiento hacia la izquierda. Efecto de la presión

Una variación de presión en un equilibrio químico influye solamente cuando en el mismo intervi...