Alumna: Sandra Guerrero Rivera Grupo: 2808Materia: LEM VI Carrera: Ingeniería QuímicaNave: 1000

Cuestionario Previo 2“Cinética Química”

1. ¿Qué es la velocidad de reacción?

Velocidad de reacción: cambio en concentración de una especie como función del tiempo. Es función de la concentración de los reactivos: a medida que transcurre la reacción, la concentración y velocidad directa de los reactivos va disminuyendo, y la concentración y velocidad inversa de productos va aumentando.

La velocidad de una reacción, y por tanto el equilibrio químico, es función de la temperatura. Una variación de temperatura afecta de forma desigual a las velocidades directa e inversa en función si dichas reacciones son endotérmicas o exotérmicas: frente a un incremento de calor la velocidad de una reacción endotérmica aumenta más rápidamente que la de una exotérmica.

2. Explique los métodos mas empleados para el análisis de datos cinéticos

Método gráfico de rapidez integrada Es el método mas usado, es recomendable en reacciones de orden constante. Se basa en la obtención de líneas rectas a partir de las ecuaciones integradas de las leyes de rapidez que tienen una ecuación específica dependiendo del orden de la reacción para reacciones del tipo:

Se trazan las gráficas para el orden correspondiente y el orden de reacción corresponderá a la gráfica con la mejor correlación.

Reacciones de orden cero, n = 0: La velocidad de formación del producto viene dada por una ecuación del tipo:                                                     d [A]                                                    -------- = - k [A]0 = - k                                                       dt

cuya integración conduce a:

Orden uno, n = 1

Corresponden a procesos elementales unimoleculares: A     -->     P (usando el mismo método de separación de variables e integración)

Orden dos, n = 2

Pueden darse dos casos, el primer caso corresponde a una reacción elemental del tipo:

2 A     -->     Pque podrá describirse mediante la ecuación de velocidad de segundo orden siguiente:                                                   d[A]                                                 -------- = - k [A] 2

                                                  dtLa integración de esta conduce a:

El otro tipo de reacción de segundo orden viene representado por el proceso elemental:A + R     -->     P

que esta gobernado por la ecuación de velocidad:

                                                    d[A]                                                    -------- = - k [A] [R]                                                      dt

si llamamos x a la concentración de A que ha reaccionado en el tiempo t, la ley de velocidad integrada será:

                                                             1               [R]o ( [A]o - x )                                                     -------------- ln ----------------------- = - k t                                                      [R]o - [A]o       [A]o ( [R]o - x )

Cuando la concentración de uno de los reactivos es muy grande en comparación a la concentración del otro, la concentración del reactivo en exceso puede considerarse constante con el tiempo, por lo que la ley de velocidad quedará:

                                                    v = k' [A]

es decir, la ecuación de velocidad se transforma en una ecuación de seudo-primer orden.

Método de determinación y combinación de las constantes de rapidez Se basa en la substitución de los datos experimentales sobre la concentración de las sustancias para cada tiempo en las ecuaciones cinéticas de los distintos órdenes de reacción. El orden de reacción es aquel en el cual, a distintas concentraciones y en distintos momentos del tiempo a la temperatura dada se mantiene invariable la constante de rapidez.

Método de vida media o fraccional Este método se aplica cuando la ecuación de rapidez tiene la forma:

Cuando t = t1/2, x = A0/2 , por lo tanto, sustituyendo y rearreglando estos valores en la ecuación integrada para orden n:

Se obtiene la ecuación de tiempo de vida media para orden n :

(4.1)

Aplicando logaritmo y reordenando:

(4.2)que corresponde a una línea recta y = a - bx

Para utilizar este método, se representa [A] en función del tiempo para un experimento dado (figura 4.2). A continuación se escoge cualquier valor de [A], supongamos [a] y se encuentra gráficamente el punto donde [a] se ha reducido a ½ [a]. Entonces, repetimos este procedimiento partiendo de otra concentración digamos [b] inicial y determinando un nuevo valor de t1/2 para esta concentración.Tras realizar este proceso varias veces se representa log t1/2 frente al logaritmo de las correspondientes concentraciones [A] iniciales y se mide la pendiente, luego, se puede despejar n (Figura 4.3).El método de vida media tiene el inconveniente de que, si se usan datos de un solo experimento, la reacción debe ocurrir por un alto porcentaje en su extensión. Una mejora en este sentido se consigue mediante el uso del tiempo de vida fraccional; por ejemplo, tiempos de vida 1/4, 1/3 etc., en la tabla 4.4 se encuentran indicados las ecuaciones para tiempos de vida parcial.

Figura 4.4 concentración de A en función del tiempo

Tabla 4.4 Ecuaciones para tiempos de vida parcial.

Método de representación de PowellEste método se aplica cuando la ecuación de rapidez tiene la forma:

'

n también puede ser etc.

Y se utilizan los parámetros adicionales y definidos como:

(4.3)Y

(4.4)

3. Establezca los pasos a seguir para aplicar los métodos diferencial e integral para análisis de datos cinéticos

I. Establecer la reacción a analizar II. Plantear la ecuación de rapidez III. Graficar la tabla de concentración en función del tiempo.IV. Analizar datos experimentalesV. Aplicar la ecuación de rapidez para orden cero, uno, dos, etc. con los tiempos

indicados.VI. Trazar las gráficas correspondientes y observar que gráfico nos da la mejor

correlación.

4. Realizar el diagrama del equipo.

5. Explique como llevar a cabo la determinación experimental de la constante de equilibrio y el orden de reacción.

1. Encender él conductímetro y dejarlo calentar por aproximadamente 5 minutos. Medir la conductividad de una mezcla de 10 ml de NaOH 0.2 M y 10 ml de agua destilada, él valor obtenido dará una idea de la escala y los valores a medir durante la cinética.

2. En un tubo de ensaye perfectamente limpio y seco, colocar 10 ml de la solución de NaOH 0.2 M. Fijar el tubo a un soporte universal. Medir la temperatura de la solución.

3. Medir con pipeta volumétrica 10 ml de acetato de etilo y vaciarlos a un vaso de precipitados. Vaciar la solución medida de acetato de etilo al tubo de ensaye con NaOH e inmediatamente poner en marcha el cronómetro e introducir la celda y el termómetro al tubo.

4. Hacer medidas de conductividad para la reacción a los siguientes tiempos: 0.5, 1, 2, 3, 5, 7, 10, 13 y 18 minutos a partir del momento inicial de mezcla. Medir la temperatura de la mezcla.

5. Una vez hechas las medidas anteriores, sacar la celda y tapar el tubo de ensaye con el tapón de hule. Introducir el tubo a un baño de agua a 75-80°C y dejarlo por aproximadamente 10 minutos.

6. Dejar enfriar el tubo de ensaye hasta la temperatura ambiente inicial y medir la conductividad (a tiempo infinito) para la mezcla de reacción.

7. Anotar los resultados obtenidos en una tabla como la que se muestra a continuación:

Tiempo (minutos) Conductividad (ms) Temperatura (ºC ).512357101318Infinito

Material Reactivos 1 tubo de ensaye de 20 x 200 mm con tapón de hule

horadado. 1 soporte universal con pinzas 1 cronómetro 2 pipetas volumétricas de 10 ml 3 vasos de precipitados de 50 ml 2 matraces aforados de 100 ml 1 pipeta graduada de 2 ml 1 piseta 1 espátula 2 termómetros de -10 a 150 ºC 2 parrillas con agitador magnético 2 barras magnéticas grandes 1 conductímetro

100 ml de solución .2M de hidróxido de sodio

100 ml de solución .2M de acetato de etilo