Practica #8 Q - CATALIZADORES DE REACCIONES QUIMICAS PDF

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CATALIZADORES DE REACCIONES QUIMICAS...

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CATALIZADORES EN LAS REACCIONES QUÍMICAS

N°8 Nombre Semestre

Segundo-Grupo 2A

Fecha

3/09/2020

Docente Objetivos de la práctica de laboratorio 1. Evaluar la acción catalítica de un determinado catalizador en una reacción química. 2. Identificar el catalizador en una reacción química Instrucciones o consideraciones previas CATALIZADORES EN REACCIONES QUÍMICAS Existen ciertas sustancias que se añaden a las reacciones químicas con el fin de influenciar en la velocidad de la reacción, a estas sustancias se les conoce como catalizadores. Así podemos

definir

catalizador

como

una

sustancia

que,

encontrándose presente en una determinada reacción de tipo química, provoca variaciones de velocidad sin que sea consumida durante el transcurso del proceso reactivo. Existen dos tipos de catalizadores, los positivos, y los negativos: Catalizadores positivos: son aquellos que incrementan la velocidad de la reacción. Son quizás los que mayor interés presentan debido a su gran uso. Catalizadores negativos: también llamados inhibidores, son aquellos que hacen disminuir la velocidad de reacción. Poseen un interés especial para la industria de los alimentos, donde suelen venir utilizados como aditivos, con la finalidad de impedir el deterioro precoz o que las reacciones alteren el producto alimentario. Existen tres formas importantes de acción de los catalizadores en las reacciones de tipo químico, y son: la catálisis homogénea, la catálisis heterogénea y la catálisis enzimática. Catálisis homogénea: Se dice que un catalizador es homogéneo cuando se encuentra en igualdad de fase que los reactivos. Cuando hablamos de reacciones gaseosas, el catalizador de tipo homogéneo deberá ser también un gas, y si se tratase de reacciones entre líquidos, el catalizador sería un líquido también, o en su defecto un sólido en disolución. Catálisis heterogénea: Decimos que un catalizador es heterogéneo, o también llamado de contacto, cuando éste no se encuentra en la misma fase que los reactivos. Este tipo de catalizadores suelen encontrarse en estado sólido, y actúan en reacciones entre gases y líquidos. Son altamente utilizados en la industria química, con la finalidad de producir infinidad de productos. Podemos destacar entre las reacciones donde participan, la síntesis del amoníaco o del SO3, así como la hidrogenación de las grasas, entre muchos otros procesos.

Catálisis enzimática: En este tipo de catálisis, quienes actúan son las enzimas; proteínas con el papel de catalizador en reacciones de tipo bioquímico. Son numerosas en el metabolismo de los seres vivos. Este tipo de catalizadores biológicos, son destacables por su alta eficacia, pues puede verse multiplicada la velocidad de una reacción hasta en unas 1012, y especificidad, pues cada una de las enzimas se usa para catalizar un tipo de reacción bioquímica concreta. Los catalizadores cambian la energía de activación de una determinada reacción, y por lo tanto incrementa la velocidad a la que se produce una reacción química, es decir, los catalizadores aceleran una reacción al disminuir la energía de activación o al cambiar el mecanismo de reacción. Las catálisis son cruciales en la industria química debido a que permiten que las reacciones químicas se produzcan a velocidades lo suficientemente altas como para que sean viables industrialmente, o en condiciones experimentales menos exigentes, es así como el 60% de los productos químicos se sintetizan por procesos catalíticos, el 70% de los procesos químicos de fabricación son catalíticos y más del 99% de la producción mundial de gasolina ocurre a través del craqueo catalítico de fracciones del petróleo y de otras reacciones catalíticas. Por ejemplo, la descomposición del agua oxigenada (peróxido de hidrógeno) en agua y oxígeno, es una reacción que puede transcurrir espontáneamente, pero es extraordinariamente lenta. En condiciones normales se descomponen 100.000 moléculas cada 300 años por cada mol de H2O2. Sin embargo, cuando añadimos un catalizador su descomposición es muy rápida. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DE LOS REACTIVOS A EMPLEAR

TARTARO DE SODIO Fórmula estructural: C4H4Na2O6 Apariencia: Polvo blanco Densidad: 1545 kg/m³; 1,545 g/cm³ Solubilidad: en agua Insolubilidad: Etanol PERÓXIDO DE HIDRÓGENO Fórmula estructural: H2O2 Masa molar: 34,0147 g/mol Apariencia: Líquido azul pálido (concentrado) o incoloro. Es ligeramente más viscoso y denso que el agua. Olor: Agudo o un olor semejante al ozono. Sabor: Amargo Densidad: 1,71 g/cm3 Punto de fusión: – 0,43 ºC Punto de ebullición: 150,2 ºC. Solubilidad: Es soluble en éter y alcoholes, pero insoluble en éter de petróleo. Se descompone en agua y oxígeno en muchos solventes orgánicos.

CLORURO COBALTOSO Fórmula estructural: CoCl2 Masa molar: 129,84 g/mol Apariencia: Sólido cristalino cuyo color depende del grado de hidratación. Densidad: 3,356 g/cm3 Punto de fusión: 735 ºC Punto de ebullición: 1053 ºC Solubilidad en agua: 45 g/100 mL de agua Solubilidad: soluble en etanol , piridina , glicerol Reactivos de laboratorio 1. Tartrato de sodio 2. Peróxido de Hidrógeno 3. Cloruro cobaltoso Materiales de laboratorio 1. Espátula

5.

2. Vidrio reloj

6.

3. Tubos de ensayo (2 grandes, 4 pequeños)

7.

4. Pipeta de 10mL, 1mL

8.

Gradilla Piseta con agua destilada Probeta de 100ml Beaker

Equipos de laboratorio 1. Balanza

2.

Auxiliar de pipeteo 3. Hornilla

Actividades por desarrollar/ técnica operatoria o procedimiento 1. En un beaker se disuelven 8 g de tartrato de sodio en 100 mL de agua (SOLUCIÓN GRUPAL) y se procede a calentar entre 60 y 70ºC. 2. Mientras la solución se calienta cada grupo prepara 4 tubos de ensayo pequeños: 2 tubos con 2ml de peróxido de hidrógeno al 30% cada uno y otros dos tubos con 0,5mL de cloruro de cobalto 0,3M. Adicionalmente cada grupo tendrá un baño de agua a temperatura ambiente. 3. Cuando ya se encuentre caliente la solución de tartrato, cada grupo tomará 20mL que dividirá en dos tubos de ensayos grandes (10mL c/u). Uno lo coloca en la gradilla y el otro en el baño de agua. 4. A ambos tubos grandes se le adicionan el peróxido de hidrógeno (previamente medido), se observan y anotan cualquier cambio percibido. 5. Finalmente, a cada tubo se le adiciona el cloruro de cobalto (previamente medido). Anotar cualquier cambio observado.

Resultados obtenidos Apartado a desarrollar por el estudiante, según las observaciones presenciadas en la actividad. Observaciones (características percibidas: Colores, precipitados, entre otros)

Señalar la(s) reacción(es) química(s) que ocurre en la ejecución experimental. Na2C4H4O6 + 5 H2O2

CoCl

2

4 CO2 + 2 NaOH + 6 H2O

Hallar las concentraciones normales de la solución de tartrato usada. Datos m= 8 gr V= 100ml  0.1 L P.M Na2C4H4O6= 194 g/mol Fórmula a emplear

Hallamos n con la siguiente fórmula

Calculamos N

�= �.�����

Analizar los cambios y diferencias evidenciadas en las experiencias realizadas. Los cambios que se presenciaron durante las reacciones fueron burbujas por CO2, esto nos da una señal de que la reacción ha comenzado. Pero cabe recalcar que una reacción fue más rápida que la otra porque influyó la temperatura. Señalar los factores que consideran resultan determinantes en los cambios que se producen en la reacción Como ya mencioné anteriormente el factor que influye en las reacciones es la temperatura. Gracias a esto nos dimos cuenta de la velocidad de las reacciones, el tubo sin baño de agua ocurrió en 27 segundos, mientras que en el tubo que está en el vaso con agua ocurrió en 32 segundos. Conclusiones Existen ciertas sustancias que se añaden a las reacciones químicas con el fin de influenciar en la velocidad de la reacción, a estas sustancias se les conoce como catalizadores. En esta práctica el catalizador que se utilizó fue el cloruro cobaltoso que provocó variaciones en la velocidad de las reacciones. Además se determinó que a medida que aumenta la temperatura, la velocidad de reacciones es más rápida. Recomendaciones • Contar con su mandil y guantes para trabajar en el laboratorio. •

Seguir la técnica paso a paso, empleando las debidas medidas de bioseguridad.

•

El material con el que se trabajará deberá estar perfectamente limpio antes y después de la práctica.

•

Utilizar agua destilada en todos los experimentos en los que se solicite agregar agua.

•

Utilizar sólo la cantidad requerida de reactivos para evitar el desperdicio de los mismos.

Bibliografía 1. Burns, R.(2011). FUNDAMENTOS DE QUIMICA, Quinta Edición, Editorial Pearson. 2. Chang, R.(2013). QUÍMICA, Undécima Edición, Editorial Mc Graw Hill. 3. Petrucci, R. H., Herring, F.G., Madura, G.D. y Bissonnette, C.(2011). QUÍMICA GENERAL, Décima edición, Editorial Pearson 4. Méndez, Á. (2013, 10 septiembre). Catalizadores | La Guía de Química. Recuperado de https://quimica.laguia2000.com/ecuaciones-quimicas/catalizadores 5. Bolívar, G. (2019, 30 octubre). Peróxido de hidrógeno (H2O2): estructura, propiedades, usos, obtención. Recuperado de https://www.lifeder.com/peroxido-de-hidrogeno/ 6. Stea, M. (2019, 31 octubre). Cloruro de cobalto (CoCl2(: estructura, nomenclatura, propiedades. Recuperado de https://www.lifeder.com/cloruro-de-cobalto/...