Cinética química




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títuloCinética química
fecha de publicación28.12.2015
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CINÉTICA QUÍMICA


OBJETIVO DE LA PRÁCTICA


Comprobar la influencia de la concentración de los reactivos sobre la velocidad de reacción.

Obtener experimentalmente la constante de velocidad y los órdenes parciales de cada reactivo en la ecuación de velocidad de una reacción química.

MATERIAL Y REACTIVOS NECESARIOS


Pipeta aforada de 10 ml., 5 vasos de precipitados y un cronómetro.

Disoluciones de yodato potásico 0,15 M, Bisulfito sódico 0,02 M y almidón 0,2%.

FUNDAMENTO TEÓRICO


Se define la velocidad de reacción como la derivada de las concentraciones de los reactivos o productos con respecto al tiempo, pero normalizada con los coeficientes estequiométricos. Así, para un sistema homogéneo: aA + bB cC + dD
Se define la velocidad de reacción como:
(1)
Se define la ecuación de la velocidad de reacción mediante la expresión:
(2)
Donde k es la constante de velocidad y los exponentes α y β son los órdenes parciales de reacción con respecto a los reactivos A y B. La suma de los órdenes parciales (n = α + β) es el orden total de la reacción.

En este experimento vamos a seguir el método de las velocidades iniciales para calcular experimentalmente los valores de k, α y β de la ecuación de velocidad de la reacción entre el yodato de potasio y el bisulfito sódico:
IO3-(aq) + HSO3-(aq) → I-(aq) + SO42-(aq) + H+(aq) I
El yodato es un agente oxidante suave, el bisulfito es un agente redactor suave que puede considerarse como una sal del ácido sulfuroso, que no existe en forma pura. Para poder estudiar la cinética de esta reacción debemos recurrir a una reacción reloj, que nos avisará del momento en el que finalizara la reacción principal.

La reacción reloj es:
IO3-(aq) + I-(aq) + H+(aq) → 2 I2(aq) + H2O II
Durante el experimento se va a trabajar siempre con un exceso de yodato. La reacción reloj es prácticamente instantánea, sin embargo, para que tenga lugar, se necesita que la concentración de yoduro sea mucho mayor que la concentración de bisulfito. Sólo cuando la concentración de bisulfito esté prácticamente agotada, entonces la reacción reloj tendrá lugar.

El yodo formado en la reacción reloj forma un complejo con el almidón de color azul oscuro que actúa como indicador visual de la existencia de yodo.


PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL


Vamos a llevar a cabo una serie de experimentos a temperatura ambiente en los que se determinará el tiempo de reacción necesario para consumir completamente la concentración de ion bisulfito a concentraciones iniciales de yodato y bisulfito. El objetivo es completar la siguiente tabla:


Sistema

Agua (mL)

KIO3 (mL)

NaHSO3 (mL)

Almidón (mL)

t1

t2

t3

tmedio

A

10

10

10

5













B

15

10

5

5













C

15

5

10

5














Llena cuatro vasos de precipitados con agua y las disoluciones que vas a utilizar en la práctica.

Con ayuda de la pipeta vierte a un vaso de precipitados las siguientes disoluciones:

  1. Agua.

  2. Yodato de potasio 0,15 M

  3. Almidón al 0,2%

  4. Bisulfito sódico 0,02 M

Es importante lavar la pipeta tras cada adición.

Pon en marcha el cronómetro cuando hayas vaciado aproximadamente la mitad de la pipeta de bisulfito.

Detener el cronómetro cuando el contenido del vaso de precipitados esté completamente coloreado, y anota el tiempo de reacción transcurrido.

Repite los pasos anteriores hasta completar la tabla anterior.

El tiempo medio de reacción de cada sistema nos permitirá calcular la velocidad de reacción inicial:
(3)

Con los datos de las concentraciones iniciales y la velocidad de reacción inicial se completa la siguiente tabla:


Sistema

[IO3-] (M)

[HSO3-] (M)

Velocidad inicial (M·s-1)

A










B










C











Haciendo uso de los tiempos de reacción de los sistemas A y C y suponiendo una ley cinética del tipo , obtén el orden parcial de la reacción para el yodato.

Haciendo uso de los tiempos de reacción de los sistemas A y B obtén ahora el orden parcial de reacción para el bisulfito.

Calcula finalmente la constante de velocidad k a temperatura ambiente. Para ello, emplea los datos de alguno de los sistemas A, B o C.

Escribe entonces la ley cinética que obedece a la reacción principal. ¿Cuál es el orden global de la reacción?

CUESTIONES A RESOLVER


  1. Ajusta las reacciones I y II por el método del ion-electrón.

  2. ¿Cuáles con las unidades de r, según la ecuación (1)? ¿Por qué aparecen algunos signos negativos?

  3. El almidón es un polisacárido natural muy abundante y es la fuente de azúcares más importante para el ser humano. Químicamente el almidón es un polímero de moléculas de D-glucosa. ¿Qué son la amilasa y la amilopectina?

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