Reporte 3 Fico 5[1]

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    02-Jul-2015

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ObjetivoDeterminar la energa interna, entalpa, entropa, energa de Gibbs de activacin y estudiar experimentalmente el efecto de la temperatura sobre la rapidez de reaccin de la oxidacin del in ioduro por el in persulfato.

IntroduccinLa rapidez de las reacciones se ve afectada por diversos factores, entre ellos: la temperatura, pH, catalizadores, fuerza inica, etc. Generalmente, al llevar a cabo una reaccin a una temperatura ms alta provee ms energa al sistema, por lo que se incrementa la velocidad de reaccin al ocasionar que haya ms colisiones entre partculas, como lo explica la teora de colisiones. Sin embargo, la principal razn porque un aumento de temperatura aumenta la velocidad de reaccin, es que hay un mayor nmero de partculas en colisin que tienen la energa de activacin necesaria para que suceda la reaccin, resultando en ms colisiones exitosas. La influencia de la temperatura est descrita por la ecuacin de Arrhenius. Como una regla de cajn, las velocidades de reaccin para muchas reacciones se duplican por cada aumento de 10 C en la temperatura, aunque el efecto de la temperatura puede ser mucho mayor o mucho menor que esto. Por ejemplo, el carbn arde en un lugar en presencia de oxgeno, pero no lo hace cuando es almacenado a temperatura ambiente. La reaccin es espontnea a temperaturas altas y bajas, pero a temperatura ambiente la velocidad de reaccin es tan baja que es despreciable. El aumento de temperatura, que puede ser creado por una cerilla, permite que la reaccin inicie y se caliente a s misma, debido a que es exotrmica. Esto es vlido para muchos otros combustibles, como el metano, butano, hidrgeno, etc. La ecuacin de Arrhenius linealizada se representa como: Ink=InA(-Ea/R)(1/T) Ink InA

-Ea/R

1/T

La velocidad de reaccin puede ser independiente de la temperatura (no-Arrhenius) o disminuir con el aumento de la temperatura (anti-Arrhenius). Las reacciones sin una barrera de activacin (por ejemplo, algunas reacciones de radicales) tienden a tener una dependencia de la temperatura de tipo anti Arrhenius: la constante de velocidad disminuye al aumentar la temperatura. Existen diversas teoras que respaldan lo anteriormente expuesto como son: la teora del complejo activado y la teora de colisiones. La teora del complejo activado tambin se conoce como teora del estado de transicin. Segn esta teora, cuando los reactantes se aproximan se produce la formacin de un estado intermedio de alta energa, alta inestabilidad y por tanto de corta duracin, que se denomina complejo activado. La energa que necesitan los reactantes para alcanzar este complejo se llama energa de activacin (Ea). Cuanto mayor sea la energa de activacin, en general, menor ser la velocidad de la reaccin. La magnitud de la energa de activacin de una reaccin qumica determina la velocidad de sta; si la energa de activacin es muy alta, la reaccin ocurre en un largo periodo de tiempo; si esta energa es baja, los reactantes pueden adquirirla fcilmente acelerando la reaccin. De acuerdo al cambio neto de energa, es decir, a la diferencia entre la energa de los productos y de los reactantes, las reacciones se clasifican en endergnicas, si se requiere energa y exergnicas, si se libera. Cuando la energa se manifiesta como calor, las reacciones se denominarn endotrmicas y exotrmicas respectivamente. Para representar estos procesos se utilizan diagramas de energa, que dan cuenta de la cantidad de energa en funcin del avance de una reaccin. En la figura 1 se muestra el diagrama de energa para una reaccin exotrmica cualquiera:

En la figura 2 se muestra el diagrama de energa para una reaccin endotrmica cualquiera:

Figura 1. Diagrama de energa para una reaccin exotrmica. En este diagrama se observa que la energa de los reactantes (A + B) es mayor que la energa de los productos (C+D). Entre ellos existe un mximo de energa que corresponde a la formacin del complejo activado, que luego de liberar parte de la energa de activacin decae a producto.

Figura 2. Diagrama de energa para una reaccin endotrmica. En el diagrama observamos que la energa para los reactantes es menor que la energa de los productos, y por lo tanto nuestro sistema absorbe energa. El complejo activado es el estado intermedio entre reactantes y productos, en un mximo de energa. A partir de la energa de activacin pueden calcularse diferentes propiedades termodinmicas a partir de las siguientes ecuaciones: H=Ea-mRT G= H-T S S=RIn(Ah/emkbT) H= U+RT n La teora de colisiones dice que para que ocurra una reaccin qumica es necesario que existan choques entre las molculas de reactantes que dan origen a productos, las molculas son consideradas como esferas duras. Estas colisiones deben cumplir las siguientes condiciones para que ocurra una reacin: - Las molculas de reactantes deben poseer la energa suficiente para que pueda ocurrir el rompimiento de enlaces, un reordenamiento de los tomos y luego la formacin de los productos. Si no se dispone de la energa suficiente, las molculas rebotan sin formar los productos.

- Los choques entre las molculas deben efectuarse con la debida orientacin en los reactantes. Si el choque entre las molculas cumple con estas condiciones, se dice que las colisiones son efectivas y ocurre la reaccin entre los reactantes; entonces se forman productos. Cabe destacar que no todas las colisiones entre reactantes son efectivas, por lo tanto no todas originan productos. Sin embargo, mientras ms colisiones existan entre reactantes, mayor es la probabilidad de que sean efectivas.

Desarrollo experimentalMaterial 12 tubos de ensaye / gradilla 3 vasos de pp. 50ml 1 pipeta volumtrica 2ml 1 pipeta volumtrica 5ml 2 pipetas graduadas de 5ml 1 cronmetro 1 termmetro 6 barras magnticas 1 agitador magntico 1 vaso de pp. 500ml 1 piseta 1 matraz aforado 250ml 2 matraces aforados de 100ml 3 esptulas 3 varillas de vidrio Reactivos 100ml de yoduro de potasio 100ml de tiosulfato de sodio 250ml de persulfato de potasio 10ml de solucin Indicadora de almidn

Diagrama de flujo Se prepar un bao de agua caliente para mantener la temperatura constante durante todo el experimento.

Se prepararon 6 mezclas de 5ml de la solucin de persulfato de potasio y 3 gotas de solucin Indicadora de almidn. (Sistema A) Se prepararon 6 mezclas, de acuerdo a la siguiente tabla.

Se vaci un tubo del sistema A al tubo I del sistema B, manteniendo la mezcla en agitacin y en el bao de agua. Al mismo tiempo se puso en marcha el cronmetro.

Tubo I II III IV V VI

KI 2ml 2ml 2ml 2ml 2ml 2ml

Na2S2O3 0.5ml 1ml 1.5ml 2ml 2.5ml 3ml

Al paso de un minuto, se vaci un tubo del sistema A al tubo II del sistema B, manteniendo la mezcla en agitacin y en el bao de agua.

Agua destilada 2.5ml 2ml 1.5ml 1ml 0.5ml 0ml

Se repiti el paso anterior para los tubos III, IV, V y VI.

Se tomaron los tiempos que tarda cada reaccin en tornarse azul.

Se repiti todo el procedimiento anterior para 40OC, 50OC, 60OC y 70OC.

Resultados 40OC Tiempo (segundos) 98 187 341 406 431 615 50OC Tiempo (segundos) 118 162 210 273 346 390 60OC Tiempo (segundos) 96 129 183 241 326 392 70OC Tiempo (segundos) 60 146 171 191 230 266

Tubo 1 2 3 4 5 6

Anlisis de resultados ConclusionesLos objetivos fueron cubiertos de forma satisfactoria, ya que se pudieron obtener los parmetros termodinmicos de inters (entalpa, entropa , energa libre de Gibbs y energa interna) sini ninguna dificultad y en base a los mismos se puede afirmar que si la temperatura del medio de reaccin aumenta, la velocidad con que dicha reaccin ocurre es menor , lo cual se debe a la diminucin de la energa de activacin de la misma.

BibliografaAtkins P. W. Fisicoqumica 3 edicin. Editorial Addison Wesley. Mxico 1987 pp 820-822 Maron S.H.; et, al Fisicoqumica fundamental Editorial Limusa Mxico 1978 pp 827-840 Vargas Y. Clculo de parmetros de rapidez en cintica qumica y enzimtica Editorial UNAM Mxico 2005 pp.65-76

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN

Influencia de la temperatura en la rapidez de reaccin entre los iones persulfato y yoduro.Garcia Aguilera Martha Elena, Hiplito Njera Adrin Ricardo y Rodriguez Rodriguez Sergio

19 de marzo de 2010