miércoles, 3 de abril de 2013

PRÁCTICA 5: CINÉTICA QUÍMICA: Estudio de los factores que influyen en la velocidad de reacción


OBJETIVO:
 Deducir a partir de la experiencia en qué forma afectan ciertos factores a la velocidad de una reacción química.

FUNDAMENTO TEÓRICO

La velocidad de una reaccción es la rapidez con que los reactivos se transforman en los productos.
Depende de varios factores:
1-      Del grado de división de los reactivos
2-      De la temperatura del medio en que tiene lugar la reaccción.
3-      De las concentraciones de los reactivos.
4-      De la presencia de catalizadores.
Con muy pocas excepciones, la velocidad de la reacción aumenta con la temperatura. Por el contrario, una forma efectiva para preservar alimentos consiste en guardarlos a temperaturas bajo cero, para que de esta forma la velocidad de descomposición bacteriana disminuya.
Parece lógico suponer -y generalmente es cierto- que las reacciones químicas ocurren como resultado de las colisiones entre las moléculas reaccionantes. En términos de las teorías de las colisiones de la cinética química, es de esperarse que la velocidad de una reacción sea directamente proporcional al número de colisiones moleculares por segundo. Esto explica la influencia de la concentración y del grado de división de los reactivos sobre la velocidad.
Se llaman catalizadores a las sustancias que intervienen en las reacciones, acelerándolas o retardándolas y que siguen presentes al finalizar la reacción, es decir que no se consumen en esta, no son parte de los productos reaccionantes. Las sustancias que retardan la velocidad de reacción se denominan inhibidores.

El peróxido de hidrógeno (H2O2), también conocido como agua oxigenada, es un compuesto químico con características de un líquido altamente polar, ligeramente más viscoso que el agua. Es conocido por ser un poderoso oxidante.
A temperatura ambiente es un líquido incoloro con sabor amargo. El peróxido de hidrógeno es inestable y al calentarlo o por exposición a la luz se descompone con facilidad en oxígeno y agua por lo que se conserva en envases opacos. El agua oxigenada se utiliza como desinfectante. Cuando se aplica a una herida, el peróxido se pone en contacto con una enzima presente en la sangre, la catalasa, que lo descompone rápidamente. Como muchas de las bacterias patógenas son anaerobias, mueren.


MATERIAL Y REACTIVOS

Hierro, zinc, aluminio, dos disoluciones de HCl con distinta concentración. Disolución 0’3 M de KI y H2O2.
  
PROCEDIMIENTO

Cada reacción la repetiremos dos veces, cambiando en cada caso uno de los factores y manteniendo iguales los demás. Debes medir el tiempo que tarda en producirse la reacción completa cada vez.

  1. Influencia del grado de división de los reactivos.


Reacción: Fe +2 HCl     ---------        Fe Cl2 +H2

Primero probaremos con hierro en trozos y luego con limaduras de hierro, utilizando en los dos casos las mismas cantidades de HCl y de hierro.

¿En qué forma afecta el grado de división de los reactivos a la velocidad de reacción?

  1. Temperatura ambiente.

Reacción:        2Al +6 HCl      -----------------     2AlCl3 + 3H2

Haremos reaccionar las sustancias a temperatura ambiente y luego con HCl algo más caliente, utilizando en los dos casos las mismas cantidades iniciales de reactivos.
            Conclusión: ¿En qué caso es mayor la velocidad de reacción?


  1. Concentración de los reactivos.


Reacción:        Zn + 2 HCl         -------------       ZnCl2 + H2

Realiza las reacciones con dos disoluciones de HCl de concentraciones bastante distintas y el mismo volumen de disolución y masa de zinc.
¿Qué observas?


  1. Presencia de un catalizador

Reacción: 2 H2O2→ 2 H2O + O2 

Echa 30 ml de agua oxigenada en una probeta de 100 ml. Observa las burbujas de oxígeno que se desprenden por descomposición.
Añade 10 ml de la disolución de KI 0’3 M. ¿Qué ocurre? Explícalo.

Esta experiencia se realiza en una probeta de 100 ml donde se añaden 30 ml de peróxido de hidrógeno comercial de 110 volúmenes (30% en masa) y una pequeña cantidad de lavavajillas
(aproximadamente 1 ml) para poner más de manifiesto el desprendimiento del oxígeno gaseoso. Se debe colocar la probeta sobre un recipiente, pues tras la reacción se liberará gran cantidad de espuma que llegará a rebosar.
Al añadir solo el agua oxigenada no se aprecia la descomposición, pero esta reacción se acelera
cuando se añaden 10 ml de una disolución de yoduro de potasio 0,3 M (0,5% en peso). El anión yoduro actúa de catalizador y aparece de forma espectacular más y más espuma empujada hacia arriba debido al oxígeno desprendido en la reacción. Al ser la reacción fuertemente exotérmica, parte del agua formada está en fase de vapor.

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