Informe DE Laboratorio N°6 2 PDF

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTALINFORME DE LABORATORIO N°INTEGRANTES: CASTILLO MINAYA BREIZI LOPEZ MEJIA CARLA LORENA CCAHUANA CONDORI CARMEN LUCIA CORAL CRUZ HEBER ALONSO APAZA HERRERA LUIS ALFONSODOCENTE:ING AUGUSTO MASGO SOTOLIMA –PERU2017EXPERIMENTO 1: “Inf...

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL

INFORME DE LABORATORIO N°6

INTEGRANTES:  CASTILLO MINAYA BREIZI  LOPEZ MEJIA CARLA LORENA  CCAHUANA CONDORI CARMEN LUCIA  CORAL CRUZ HEBER ALONSO  APAZA HERRERA LUIS ALFONSO DOCENTE: ING.CESAR AUGUSTO MASGO SOTO

LIMA –PERU 2017

EXPERIMENTO 1: “Influencia de la concentración en la velocidad de la reacción” 1. Objetivos:  Demostrar por medio de la experiencia en el laboratorio la velocidad de la reacción.  Demostrar que la concentración de los reactantes es un factor influyente en la velocidad de la reacción.  Determinar de qué depende que la velocidad de una reacción sea más rápida una

de otra. 2. Fundamento teórico: Velocidad de reacción: La velocidad de la reacción es la variación de la concentración respecto al tiempo, depende de la naturaleza de los reactantes y es proporcional al producto de las concentraciones molares de estos V=k ( [ A ][ B ] Donde: V: velocidad de la reacción K: Cte. de la velocidad de la reacción ⌈ ⌉ : Concentración de la sustancia

Concentración de reacción: La concentración de una solución es la proporción o relación que hay entre la cantidad de soluto y la cantidad de disolución o de disolvente, donde el soluto es la sustancia que se disuelve, el disolvente es la sustancia que disuelve al soluto, y la disolución es el resultado de la mezcla homogénea de las dos anteriores. A menor proporción de soluto disuelto en el solvente, menos concentrada está la solución, y a mayor proporción más concentrada está. Una disolución (solución) es una mezcla homogénea, a nivel molecular, de dos o más sustancias. El término también es usado para hacer referencia al proceso de concentración, aumentar la proporción de soluto en el solvente, inverso al de dilución.

3. Materiales:      

Tubo de Ensayo Pipeta Cronometro Pera Tiosulfato de sodio Ácido sulfúrico concentrado

4. Diagrama de flujo:

Na2S2O3 (7.5 %) Tiosulfato de sodio + H2O

1

2

3

4

H2SO4 1 ml cada uno

Tomamos el tiempo

Reacción:

Na2S2O3 + H2SO4

Volumen (ml) Nº de Tubo de Ensayo Na2S2O3 H2O

SO2 + Na2SO4 + S + H2O

Concentració n de Na2S2O3

Tiempo (t) seg

1

1

9

0.0475

41,98

2 3 4

2 3 4

8 7 6

0.095 0.1425 0.19

35,42 26,15 19,36

5. Cálculos: La concentración molar de Na2SO4 al 7,5 %, M = 158 M (concentración molar) = 10 (%m STO) (ρ sol) M STO = 10 (7,5) (1) = 0,475 mol = M 0 158 L Al diluir con agua: M0 V0 = M1V1  (0,475) (1 ml) = M1 (10 ml)

M1 = 0,0475

 En el tubo 2, por dilución (0,0475) (2ml) = M2 (10 ml) M2 = 0,095 M  En el tubo 3 (0,475) (3ml) = M3 (10ml) M3 = 0,1425 M  En el tubo 4 (0,475) (4ml) = M4 (10ml) M4 = 0,19 M 6. Aplicaciones:  En la síntesis industrial de sustancias las velocidades de reacción son tan importantes como las constantes de equilibrio.  Frecuentemente, en reacciones de síntesis orgánica pueden ocurrir varias reacciones competitivas y la velocidad relativa de éstas determina generalmente la cantidad de cada producto.  Las velocidades de reacción son fundamentales en el funcionamiento de los organismos vivos. En suma, para comprender y predecir el comportamiento de un sistema químico, deben considerar conjuntamente la termodinámica y la cinética.

7. Conclusiones:  La concentración influye en la velocidad de la reacción.  Mientras más alta es la concentración, mayor la velocidad de la reacción y por ende menor es el tiempo de la reacción. 8. Recomendaciones:  Medir lo más exacto posible los volúmenes de las sustancias.  Detener el cronometro apenas empiece la reacción.  Tener el debido cuidado con los gases del H2SO4 concentrado

EXPERIMENTO N° 2: “INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA SOBRE LA VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN QUÍMICA”

1. Objetivo:  determinar experimentalmente la velocidad de una reacción química para poder conocer, comprender e interpretar como la temperatura afecta a la velocidad de una reacción química, ya sea al aumentar o disminuir su temperatura.  Apreciar la influencia que ejerce sobre la reacción, la concentración de las sustancias que reaccionan y la temperatura. 2. Materiales:  8 Tubos de ensayo  2 Buretas  1 Pipeta de 10mL  1 Vaso de 500mL  1 Termómetro  1 Cronómetro  Solución de tío sulfato de sodio Na2S2O3 al 7.5%  Solución de ácido sulfúrico H2SO4 al 10% 3. Fundamento teórico: Según la teoría de colisiones, al incrementarse la temperatura aumenta la energía cinética de las moléculas; con eso, su energía es suficiente para realizar los choques eficaces y además la cantidad de colisiones aumentará, lo que producirá que la velocidad de la reacción aumente. Por lo tanto, mientras más se aumente la temperatura en una reacción, mayor será la velocidad con que esta se realice.

4. Diagrama de flujo:

a) En 4 tubos de ensayo, numerados del 1 al 4, introducir 8mL de solución de tío sulfato de sodio.

1

2

3

4

b) En otros 4 tubos, numerados del 1A al 4A, colocar 4mL de ácido sulfúrico al 10%.

1A 2A

3A

4A

c) Colocar todos los tubos den ensayo en el vaso de 500mL con agua y calentar hasta 30°C.

d) Medir la temperatura y mezclar el contenido del tubo 1 y 1A, medir el tiempo hasta la aparición del precipitado.

1

1A

e) Aumentar la temperatura del vaso en 10°C y repetir el experimento con los tubos 2 y 2A.

2 2A

f)

Realizar el experimento con los demás tubos, siempre aumentando la temperatura en 10°C cada vez.

Na2 S 2 O3 + H 2 SO 4 →H 2 S 2 O3 + Na2 SO 4 H 2 S 2 O3 → H 2 O +SO 2 + S↓

Na2 S 2 O3 +H 2 SO 4 →H 2 O+ SO2 +S↓+ Na 2 SO4

2 2A

5. Cálculos: Según la ecuación de Arrhenius:

k =A⋅e

− E a / RT

Ea 1 Lnk=− ⋅ +LnA R T Y con los tiempos obtenidos: Tubos 1 2 3 4

Temperatura 30°C 40°C 50°C 60°C

Tiempos(s) 8seg 6seg 4.5seg 3.6seg

1/T(1/K) 3.03*10-3/ K 3.13*10-3/ K 3.23*10-3/ K 3.33*10-3/ K

Ln K -2.079 -1.791 -1.504 -1.280

La gráfica correspondiente es: 0.03

0.03

0.03

1/T-2

0.03 0.03

0.03 0.03

0.030.03 0.03 0.03 -2.08

-1.79

-1.50

-1.28

Ln k

Calculando el promedio de las pendientes

m = -513.035 = - Ea/R Reemplazando el valor de R Ea = 4,265 kJ/mol

6.

Aplicaciones:  el control de la temperatura mediante la medición de las velocidades de reacción en procesos industriales que utilizan laboratorios que trabajan con determinada temperatura calibran sensores patrones (termopares o termo resistencias según el rango operativo), medios isotermos de calibración (Baños líquidos u hornos secos) y termómetros para la lectura de los sensores.  En la industria alimenticia, que requiere equipos y componentes capaces de ofrecer seguridad, se ve el calentamiento ya sea para cocinar o esterilizar alimentos y el enfriamiento como la congelación de alimentos, ya que podrían provocar una humedad que haga necesaria una limpieza y

desinfección a profundidad: una disminución de la eficiencia de las maquinarias y un aumento en los costos de producción

7. Aplicaciones:  el control de la temperatura mediante la medición de las velocidades de reacción en procesos industriales que utilizan laboratorios que trabajan con determinada temperatura calibran sensores patrones (termopares o termo resistencias según el rango operativo), medios isotermos de calibración (Baños líquidos u hornos secos) y termómetros para la lectura de los sensores.  En la industria alimenticia, que requiere equipos y componentes capaces de ofrecer seguridad, se ve el calentamiento ya sea para cocinar o esterilizar alimentos y el enfriamiento como la congelación de alimentos, ya que podrían provocar una humedad que haga necesaria una limpieza y desinfección a profundidad: una disminución de la eficiencia de las maquinarias y un aumento en los costos de producción.

8. Conclusión: En conclusión, podemos afirmar que al aumentar la temperatura en una reacción química, la velocidad de esta se incrementa. Mientras que al disminuirla, su velocidad se reduce. Aproximadamente, la velocidad de una reacción se duplica al aumentar su temperatura en 10ºC generalmente.

CUESTIONARIO: Graficar la concentración actual [S2O32-] (en la ordenada) y el tiempo (en la abscisa).

i.

[Na2S2O3] 0,19

0,1425 0,095 0,0475

19

ii.

35

26

42

[t]

Graficar log[S2O3] vs T (tiempo).

2−¿ ¿

19,36

-0,72

-1,32

41,98

t

iii.

Valor de las constantes de velocidades especificas (K), considerando una reacción de 1er orden, a partir de la gráfica adecuada.

iv.

Calcular el valor de la pendiente m, así como el valor de la constante.

v.

Calcular el valor de la pendiente m, así como la energía de activación Ea de la reacción.

Ea −1. 361= LnA − ⋅( 3 .09 ) R E −1. 945= LnA − a⋅( 3 . 3) R Ea 0 .584 =0 . 21⋅ R Ea =2 . 781 R Como R=8.6J/mol. K Entonces:

Ea =23 . 082 J /mol...