Practica 5 - Efecto de la temperatura sobre la velocidad de reacción PDF

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PRÁCTICAEfecto de la temperatura sobre la velocidad de reacciónEl objetivo de esta práctica es observar los efectos que tiene la temperatura sobre la velocidad de reacción y así poder calcular la energía de activación que requiere esta reacción para iniciar. Para esto se harán distintas disoluciones...

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PRÁCTICA #5 Efecto de la temperatura sobre la velocidad de reacción El objetivo de esta práctica es observar los efectos que tiene la temperatura sobre la velocidad de reacción y así poder calcular la energía de activación que requiere esta reacción para iniciar. Para esto se harán distintas disoluciones con la misma concentración y serán expuestas a distintas temperaturas para tomar registro del tiempo en que estas tardan en reaccionar. 1. INTRODUCCIÓN En esta práctica observaremos la relación que tiene la temperatura con la rapidez de una reacción.Para poder comprender el tema es necesario definir algunos conceptos claves: Cambios de temperatura: Los cambios de concentración o presión/volumen pueden alterar la posición de equilibrio, es decir, las cantidades relativas de reactivos y productos, pero no modifican el valor de la constante de equilibrio (KC). Una elevación en la temperatura de reacción añade temperatura al sistema, mientras que una disminución retira temperatura de él. El sistema siempre buscará mantener un equilibrio por lo que si la reacción se origina en un medio con alta temperatura el sistema tratará de compensar esa alta temperatura absorbiendo calor, intentando así lograr un equilibrio, caso contrario si se da en un medio con bajas temperaturas el sistema tratará de compensar esas bajas temperaturas liberando calor al ambiente. Principio de Le Châtelier “Establece que, si se presenta una perturbación externa sobre un sistema en equilibrio, el sistema se ajustará de tal manera que se cancele parcialmente dicha perturbación en la medida que el sistema alcanza una nueva posición de equilibrio.” (Raymond, 2013. PP: 646).

2. DESARROLLO DEL EXPERIMENTO Para la realización de esta práctica, lo primero se tuvo que hacer fue recaudar los materiales necesarios ( 120 clavos, 8 tubos de ensayo, 1 gradilla, 1 placa de calentamiento, 1 vaso de precipitado, 1 cronómetro, 1 probeta graduada , 1 termómetro, 1 pinza para tubo de ensayo, 1 mechero bunsen y la solución de permanganato de potasio y ácido sulfúrico). Posteriormente a la recolección de los materiales se añadió 10 mL de solución de permanganato de potasio y ácido sulfúrico a uno de los tubos de ensayo y se calentó directamente en el mechero bunsen (Figura 1). Una vez que la solución alcanzó su punto de ebullición se colocó cuatro clavos de fierro al tubo de ensayo y cronometramos el tiempo que tardaba en reaccionar (Figura 2). Después tuvimos que calcular el número de clavos necesarios para que la reacción ocurriera en un lapso de 15- 20 segundos, esto lo logramos con prueba y error probando con diferente número de clavos; el resultado fue que con ocho clavos la reacción ocurre en 20 segundos. Se prosiguió a llenar ocho tubos de ensayo con 15 mL de solución y colocarlos a baño maría en el vaso precipitado el cual estaba sobre la placa de calentamiento. Cuando el agua dentro del vaso alcanzó los se sacó uno de los tubos, se le introdujo ocho clavos y se midió el tiempo de reacción de este. Y así se hizo con los siguientes siete tubos ( a los , , , , , ). Posterior a eso registramos los resultados en una tabla de tiempo vs temperatura, la cual se expondrá más adelante

Figura 1: Calentamiento de la solución

Figura 2: reacción de la solución con el fierro

3. PRESENTACIÓN, ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS Los resultados de el tiempo de la reacción con relación a la temperatura se muestran en la siguiente tabla: (Tabla 1) Tubo

Temperatura ( ∘C )

Tiempo (segundos)

1

25

No reaccionó

2

35

2340

3

45

1920

4

55

1200

5

65

840

6

75

600

7

85

240

8

95

90

Tabla 1:Temperatura y tiempo de reacción para cada tubo de ensayo

Como se puede observar en los resultados, todos los tubos reaccionaron con excepción del primero (Figura 3).. Esto pudo haber sido causa de diversos factores, uno de estos puede ser debido a que los clavos que se utilizaron estaban oxidados. Por lo tanto, la oxidación de estos pudieron afectar la reacción del permanganato de potasio y ácido sulfúrico con el hierro.

Figura 3: Tubos de ensayo después de la reacción

Como se puede observar en la tabla 1, la velocidad de la reacción va disminuyendo conforme la temperatura va aumentando, lo cual nos puede dar a entender que estos datos forman una pendiente negativa. Esto se confirma al graficar los datos en Excel (Gráfica 1)

Gráfica 1: Gráfica de tiempo contra temperatura.

Como se mencionó anteriormente al tener una temperatura mayor, el tiempo de la reacción es menor. Esto lo podemos atribuir a la ecuación de Arrhenius. La ecuación de Arrhenius está definida como:

Ecuación 1: ecuación de Arrhenius

Donde la k es la constante de rapidez, A es la constante de Arrhenius la cual indica la frecuencia de colisiones, es la energía de activación, R es la constante de los gases y T es la temperatura. Esta ecuación es utilizada en la cinética química para predecir el cambio de velocidad de una reacción conforme a los cambios de temperatura. Es por esto que al tener una temperatura mayor la velocidad de la reacción es más rápida que cuando la temperatura es menor.Con esta ecuación y los datos obtenidos del experimento calcularemos la energía de activación de las reacciones a diferentes temperaturas. A continuación se presentarán la ecuaciones realizadas con base en la tabla 1 para la determinación de la energía de activación de las reacciones previamente mencionadas a partir de la fórmula:

Promedio Ea: 54,164.62 J/mol 4. CONCLUSIONES

En conclusión, el experimento realizado nos ayudó a determinar la energía de activación que estuvo presente a lo largo de cada reactivo sometido a baño maría y como la temperatura afectó para el tiempo de reacción entre cada sistema llevado a cabo. Por otro lado, tambien nos ayudo a identificar los cambios cualitativos de la interacción entre permanganato de potasio y hierro que de ser una solucion morada al introducir los clavos en el sistema se podia apreciar el cambio de color debido a la reaccion, ya que esto tiene que ver con la reaccion producida y el tiempo registrado como completo la reaccion fue completada al notar que de ser la solucion morada pasó a ser cristalina. Gracias a todo lo previamente mencionado y con apoyo en nuestro objetivo el cual fue determinar la dependencia de la rapidez con respecto de la temperatura la práctica se pudo llevar a cabo de manera satisfactoria y se pudo determinar la energía de activación experimentalmente. 5. BIBLIOGRAFÍA

[1] ChemicalAid. (s.f). Fe + H2SO4 + KMnO4 = FeSO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O Balanceador de Ecuaciones Químicas. Recuperado de: https://es.intl.chemicalaid.com/tools/equationbalancer.php?equation=Fe+%2B+H2SO4+ %2B+KMnO4+%3D+FeSO4+%2B+MnSO4+%2B+K2SO4+%2B+H2O [2] Chang, R. y Goldsby, K.A. (2013). “Química”, Undécima edición, Mc Graw Hill, México, 2013.

[3] EcuRed. (2010). Principio de Le Châtelier. Recuperado de https://www.ecured.cu/Principio_de_Le_Chatelier [4] Mónica González. (2010). Efecto de la temperatura sobre la velocidad de las reacciones químicas. 29/09/2020, de La Guía Sitio web: https://quimica.laguia2000.com/reaccionesquimicas/efecto-de-la-temperatura-sobre-la-velocidad-de-las-reacciones-quimicas...