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DESCOMPOSICIÓN CATALÍTICA DEL PERÓXIDO DE HIDRÓGENOI. OBJETIVO GENERALAnalizar el efecto que tiene la adición de un catalizador sobre la rapidez de una reacción.II. OBJETIVOS PARTICULARESa) Aplicar el método integral para evaluar las constantes de rapidez de reacción a diferentes concentraciones de ...

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DESCOMPOSICIÓN CATALÍTICA DEL PERÓXIDO DE HIDRÓGENO I. OBJETIVO GENERAL Analizar el efecto que tiene la adición de un catalizador sobre la rapidez de una reacción. II. OBJETIVOS PARTICULARES a) Aplicar el método integral para evaluar las constantes de rapidez de reacción a diferentes concentraciones de catalizador. b) Seleccionar la técnica analítica adecuada para seguir el avance de la reacción. c) Determinar el orden de reacción respecto al sustrato y al catalizador. III. PROBLEMA Determinar la ecuación de rapidez de reacción para una reacción catalítica. CUESTIONARIO PREVIO. 1. ¿Qué factores determinan la rapidez de una reacción? • • • • • • •

El estado de agregación de los reactivos La adición de catalizadores La naturaleza de los reactivos. El grado de división de los reactivos. La concentración de los reactivos. La presión (en el caso de los gases). La temperatura.

2. ¿Cómo se puede medir el avance de una reacción? El grado de avance de la reacción (ξ) se define como el número de moles de una especie y su coeficiente estequiométrico. Δ𝑛𝐴 Δ𝑛𝐵 Δ𝑛𝐶 Δ𝑛𝐷 = = = = 𝑋 =ξ = constante −𝑣𝐴 −𝑣𝐵 𝑣𝐶 𝑣𝐷 3. Explicar qué es catálisis, catalizador, inhibición e inhibidor de una reacción. La catálisis es el proceso por el cual se aumenta la velocidad de una reacción química, debido a la participación de una sustancia llamada catalizador y aquellas que desactivan la catálisis son denominados inhibidores. Inhibidor: Son moléculas que se unen a enzimas y disminuyen su actividad. Catalizador: Es una sustancia química que modifica la velocidad de una reacción química. Inhibición: Es la detención parcial o total de una reacción. 4. Explicar qué diferencia hay entre una catálisis homogénea y una heterogénea. En química, la catálisis homogénea es aquella catálisis en la que los catalizadores están en la misma fase que los reactivos. Actúan cambiando el mecanismo de reacción. Es decir,

se combinan con alguno de los reactivos para formar un intermedio inestable. Este a su vez se combina con más reactivo dando lugar a la formación de los productos, al mismo tiempo que se regenera el catalizador. Catálisis heterogénea es un término químico que describe la catálisis cuando el catalizador está en una fase diferente (es decir sólido, líquido y gas, pero también aceite y agua) a los reactivos. Los catalizadores heterogéneos proporcionan una superficie en la que pueda tener lugar la reacción. 5. Si en una reacción se desprenden gases, explique cómo se puede determinar el avance de la reacción. En las reacciones gaseosas que involucran un cambio de volumen, la propiedad más comúnmente observada es la variación de presión manteniendo constante el volumen, o el cambio de este cuando aquella es constante. Este último método, que se utiliza a veces en los sistemas líquidos, se llama dilatometría. 6. Investigar las propiedades químicas del peróxido de hidrógeno, del dicromato de potasio y de la enzima catalasa. El peróxido de hidrógeno (H2O2), también conocido como agua oxigenada, dioxogen, óxido de agua o dioxidano, es un compuesto químico con características de un líquido altamente polar, fuertemente enlazado con el hidrógeno, tal como el agua, por lo general de aspecto líquido ligeramente más viscoso. Es conocido por ser un poderoso oxidante. El peróxido de hidrógeno es capaz de actuar ya sea como agente oxidante o como reductor El dicromato de potasio (K2Cr2O7) es una sal del hipotético ácido dicrómico, H2Cr2O7 (este ácido como tal sustancia no es estable). Se trata de una sustancia de color intenso anaranjado. Es un oxidante fuerte. En contacto con sustancias orgánicas puede provocar incendios. En general, es incompatible con agentes reductores, materiales orgánicos y con materiales combustibles que se encuentren como partículas pequeñas, pues puede haber ignición. La catalasa es una enzima perteneciente a la categoría de las oxidorreductasas que cataliza la descomposición del peróxido de hidrógeno (H2O2) en oxígeno y agua.2 Esta enzima utiliza como cofactor al grupo hemo y al manganeso. La enzima se presenta en forma de homotetrámero y se localiza en los peroxisomas. Esta enzima puede actuar como una peroxidasa para muchas sustancias orgánicas, especialmente para el etanol que actúa como donante de hidrógeno. Las enzimas de muchos microorganismos, como el Penicillium simplicissimum, que exhiben actividad de catalasa y peroxidasa, son frecuentemente llamadas catalasas-peroxidasas. 7. ¿Cuál es la reacción de descomposición del peróxido de hidrógeno que se lleva a cabo por el catalizador 𝐻2 𝑂2 + 𝐹𝑒 𝑉𝐼 − 𝑒 → 𝐻2 𝑂 + 𝐹𝑒 𝑉𝐼 − 𝑒 2𝐻2 𝑂 → 2𝐻2 𝑂 + 𝑂2

8. ¿Cuál es la ecuación de rapidez de descomposición del peróxido de hidrógeno:

a) en ausencia de catalizador 𝐾𝑜 + 𝑘𝑐[𝑐𝑎𝑡] ∗ [𝐻2 𝑂2 ]𝑙𝑛𝐾

b) en presencia de catalizador 𝐾𝑜[𝐻2 𝑂2 ]𝑙𝑛 + 𝑘𝑐[𝑐𝑎𝑡]𝐻2 𝑂

IDEAS PRINCIPALES Catálisis, velocidad, catalizador, inhibidor, reacción, concentración, presión, fase, variación, enzima. Hojas de seguridad y Pictogramas Reactivo Peróxido de hidrógeno

KI

Riesgo 1.Riesgos físicos 2.Riesgos ambientales 3.Riesgos a la salud

1.Riesgos físicos 2.Riesgos ambientales 3.Riesgos a la salud

Especificaciones Estado físico líquido (fluído) Color incolor Olor débilmente perceptible Umbral olfativo No existen datos disponibles Otros parámetros físicos y químicos pH (valor) 2 – 4 (20 °C) Punto de fusión/punto de congelación -26 °C Punto inicial de ebullición e intervalo de ebullición 107 °C Temperatura de descomposición >100 °C Viscosidad • viscosidad cinemática 0,973 mm²/s a 20 °C • viscosidad dinámica 1,08 mPa s a 20 °C 1. Reactividad Este material no es reactivo bajo condiciones ambientales normales. Estabilidad química: Durante mucho tiempo a la lúz puede causar descomposición 2. Toxicidad acuática (aguda) 3. En caso de ingestión náuseas, vómitos, diarrea, dolor abdominal • En caso de contacto con los ojos Provoca lesiones oculares graves, peligro de ceguera • En caso de inhalación tos, dificultades respiratorias • En caso de contacto con la piel poco irritante pero no es relevante para clasificar Provoca daños en los órganos (tiroides) tras exposiciones prolongadas o repetidas (en caso de ingestión). No comer, beber ni fumar durante su utilización.

Pictogramas

Irritante ocular

Corrosivo

Según 1272/2008/CE: No se clasificará como peligroso para el medio ambiente acuático.

K2Cr2O7

1.Riesgos físicos 2.Riesgos ambientales 3.Riesgos a la salud

Estado físico sólido (polvo cristalino) Color blanco Olor inodoro Umbral olfativo No existen datos disponibles Otros parámetros físicos y químicos pH (valor) 6 – 8 (agua: 50 g /l , 20 °C) Punto de fusión/punto de congelación 681 –  685 °C Punto inicial de ebullición e intervalo de ebullición 1.325 °C Punto de inflamación no es aplicable Reactividad. Este material no es reactivo bajo condiciones ambientales normales. Estabilidad química. Durante mucho tiempo a la lúz puede causar descomposición Información pertinente para el tratamiento de las aguas residuales . No tirar los residuos por el desagüe. Estado físico sólido (cristalinas) Color naranja Olor inodoro pH (valor) 3,5 – 3,6 (en solución acuosa: 100 g/l, 20 °C) Punto de fusión/punto de congelación 398 °C Densidad 2,68 g/cm³ a 20 °C Propiedades explosivas No se clasificará como explosiva. Propiedades comburentes comburente 1. Reactividad Propiedad comburante. Estabilidad química El material es estable bajo condiciones ambientales normales y en condiciones previsibles de temperatura y presión durante su almacenamiento y manipulación. Condiciones que deben evitarse Conservar alejado del calor. 2. Toxicidad Muy tóxico para los organismos acuáticos, con efectos nocivos duraderos. Toxicidad acuática (aguda) Muy tóxico para los organismos acuáticos. Toxicidad acuática (crónica) Puede provocar a largo plazo efectos negativos en el medio ambiente acuático. 3. Mutagenicidad en células germinales: Puede provocar defectos genéticos Carcinogenicidad: Puede provocar cáncer Toxicidad para la reproducción: Puede perjudicar a la fertilidad. Puede dañar al feto • Toxicidad específica en determinados órganos - exposición única Puede irritar las vías respiratorias. • Toxicidad específica en determinados órganos - exposición repetida

Peligro para la salud

Peligro para la salud

Peligro para el medio ambiente

Corrosivo

Tóxico

Oxidante

Agua destilada

Jugo de papa

Jugo de zanahoria

1.Riesgos físicos 2.Riesgos ambientales 3.Riesgos a la salud

1.Riesgos físicos 2.Riesgos ambientales 3.Riesgos a la salud 1.Riesgos físicos 2.Riesgos ambientales 3.Riesgos a la salud

Provoca daños en los órganos tras exposiciones prolongadas o repetidas. Esta sustancia no es clasificada como peligrosa de acuerdo con las directivas de la comunidad europea en el Sistema Global Armonizado de sustancias químicas (SGA) Aspecto: Líquido transparente e incoloro. Olor: Inodoro. Punto de ebullición: 100°C Punto de fusión: 0°C Presión de vapor: (20°C) 23 hPa Densidad (20/4): 1,00 Solubilidad: Soluble en etanol. pH 5,0 – 6,5 Conductividad: 1,5-4,0 µmhos/cm Dureza:...