CINTICA QUMICAOBJETIVOS: Estudiar el efecto de la temperatura y el catalizador sobre la velocidad de reaccin entre el ion MnO4- y C2O4-2 Determinar si una reaccin se lleva acabo a una velocidad conveniente y tambin hasta qu grado se transforma los reactivos en productos durante el equilibrio. Determinar el tiempo necesario para que los cambios se verifiquen en la reaccin.

MARCO TEORICO:La velocidad de reaccin para un reactante o producto en una reaccin particular est definida intuitivamente como cun rpido sucede una reaccin. Por ejemplo, la oxidacin del hierro bajo condiciones atmosfricas es una reaccin lenta que puede tomar muchos aos, pero la combustin del butano en un fuego es una reaccin que sucede en fracciones de segundo.La cintica qumica es la parte de la fisicoqumica que estudia las velocidades de reaccin, la dinmica qumica estudia los orgenes de las diferentes velocidades de las reacciones. El concepto de cintica qumica se aplica en muchas disciplinas, tales como la ingeniera qumica, enzimologa e ingeniera ambiental. FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE REACCIN Naturaleza de la reaccin: Algunas reacciones son, por su propia naturaleza, ms rpidas que otras. El nmero de especies reaccionantes, su estado fsico las partculas que forman slidos se mueven ms lentamente que las de gases o de las que estn en solucin, la complejidad de la reaccin, y otros factores pueden influir enormemente en la velocidad de una reaccin.

Concentracin:

La velocidad de reaccin aumenta con la concentracin, como est descrito por la ley de velocidad y explicada por la teora de colisiones. Al incrementarse la concentracin de reactante, la frecuencia de colisin tambin se incrementa.

Presin: La velocidad de las reacciones gaseosas se incrementa muy significativamente con la presin, que es, en efecto, equivalente a incrementar la concentracin del gas. Para las reacciones en fase condensada, la dependencia en la presin es dbil, y slo se hace importante cuando la presin es muy alta. Orden: El orden de la reaccin controla cmo afecta la concentracin (o presin) a la velocidad de reaccin. Temperatura: 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 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. Solvente: Muchas reacciones tienen lugar en solucin, y las propiedades del solvente afectan la velocidad de reaccin. La fuerza inica tambin tiene efecto en la velocidad de reaccin. Radiacin electromagntica e intensidad de luz: La radiacin electromagntica es una forma de energa. Como tal, puede aumentar la velocidad o incluso hacer que la reaccin sea espontnea, al proveer de ms energa a las partculas de los reactantes. Esta energa es almacenada, en una forma u otra, en las partculas reactantes (puede romper enlaces, promover molculas a estados excitados electrnicos o vibracionales, etc.), creando especies intermediarias que reaccionan fcilmente. Al aumentar la intensidad de la luz, las partculas absorben ms energa, por lo que la velocidad de reaccin aumenta. Por ejemplo, cuando el metano reacciona con cloro gaseoso en la oscuridad, la velocidad de reaccin es muy lenta. Puede ser acelerada cuando la mezcla es irradiada bajo luz difusa. En luz solar brillante, la reaccin es explosiva. Un catalizador: La presencia de un catalizador incrementa la velocidad de reaccin (tanto de las reacciones directa e inversa) al proveer de una trayectoria alternativa con una menor energa de activacin. Por ejemplo, el platino cataliza la combustin del hidrgeno con el oxgeno a temperatura ambiente. Istopos: El efecto isotpico cintico consiste en una velocidad de reaccin diferente para la misma molcula si tiene istopos diferentes, generalmente istopos de hidrgeno, debido a la diferencia de masa entre el hidrgeno y el deuterio. rea de contacto: En reacciones en superficies, que se dan por ejemplo durante catlisis heterognea, la velocidad de reaccin aumenta cuando el rea de la superficie de contacto aumenta. Esto es debido al hecho de que ms partculas del slido estn expuestas y pueden ser alcanzadas por molculas reactantes. Mezclado: El mezclado puede tener un efecto fuerte en la velocidad de reaccin para las reacciones en fase homognea y heterognea.Todos los factores que afectan una velocidad de reaccin, excepto para la concentracin y el orden de reaccin, son tomados en cuenta en la ecuacin de velocidad de la reaccin.ECUACIN DE VELOCIDADArtculo principal: Ecuacin de velocidadPara una reaccin qumica n A + m B C + D, la ecuacin de velocidad o ley de reaccin es una expresin matemtica usada en cintica qumica que relaciona la velocidad de una reaccin con la concentracin de cada reactante. Es del tipo:

En esta ecuacin, k (T) es el coeficiente cintico de reaccin o constante de velocidad, aunque no es realmente una constante, debido a que incluye todos los parmetros que afectan la velocidad de reaccin, excepto la concentracin, que es explcitamente tomada en cuenta. De todos los parmetros descritos anteriormente, normalmente la temperatura es el ms importante. Los exponentes n' y m' son denominados rdenes y dependen del mecanismo de reaccin.La estequiometria, molecularidad (el nmero real de molculas que colisionan) y el orden de reaccin slo coinciden necesariamente en las reacciones elementales, esto es en las reacciones que proceden en un solo paso. La ecuacin de reaccin para reacciones elementales coincide con el proceso que tiene lugar a nivel atmico, donde n molculas del tipo A colisionan con m molculas del tipo B (n ms m es la molecularidad).Para gases, la ley de velocidad puede ser expresada tambin en unidades de presin, usando la ley de gases ideales. Al combinar la ley de velocidad con un balance de masa para el sistema en el que sucede la reaccin, puede derivarse una expresin para la velocidad de cambio en la concentracin. Para un sistema cerrado con un volumen constante, tal expresin puede verse como:

DEPENDENCIA DE LA TEMPERATURAArtculo principal: Ecuacin de ArrheniusCada coeficiente de velocidad de reaccin k tiene una dependencia de la temperatura, que es dada usualmente por la ecuacin de Arrhenius:

Ea es la energa de activacin y R es la constante universal de los gases. Dado que a la temperatura T, las molculas tienen energas dadas por una distribucin de Boltzmann, se puede esperar que el nmero de colisiones con energa mayor que Ea sea proporcional a. A es el factor pre-exponencial o factor de frecuencia o factor de Arrhenius.Los valores de A y Ea son dependientes de la reaccin. Tambin es posibles ecuaciones ms complejas, que describen la dependencia de la temperatura de otras constantes de velocidad, que no siguen este esquema.DEPENDENCIA DE LA PRESINLa dependencia de la presin de la constante de velocidad para reacciones en fase condensada (por ejemplo, cuando los reactantes son slidos o lquidos) es, por lo general, suficientemente dbil en el rango de las presiones que se encuentran normalmente en la industria, por lo que suele ser despreciada en la prctica. La dependencia de la presin est asociada con el volumen de activacin. Para la reaccin siguiente que procede a travs de un estado de activacin complejo:

El volumen de activacin, , es:

Donde denota los volmenes molares parciales de los reactantes y productos, y indica el complejo del estado de activacin. Para la reaccin anterior, puede esperarse que el cambio de la constante de velocidad de reaccin (basada en fraccin molar o concentracin molar) con la presin, a temperatura constante, sea:

En la prctica, la materia puede ser complicada, debido a que los volmenes molares parciales y el volumen de activacin pueden ser tambin una funcin de la presin.Las reacciones tambin pueden tener su velocidad incrementada o disminuida con la presin, dependiente del valor de. Como ejemplo de la posible magnitud del efecto de la presin, se encontr que algunas reacciones orgnicas doblaban la velocidad de reaccin cuando la presin era incrementada desde la atmosfrica (0,1 MPa) hasta 50 MPa (lo que da =-0.025 L/mol)PARTE EXPERIMENTALEfecto de la temperatura sobre la velocidad de la reaccin entre MnO4- y C2O4=.1. Agregamos a 6 tubos de ensayo 4ml de solucin de KMnO4 de 0.005M y numerarlos del 1 al 6.2. Agregar a otros 6 tubos de ensayo y agregar 3ml de solucin saturada de cido oxlico, H2C2O4 (0.75M)y numerarlos de la misma manera.Medimos el tiempo que se demora en reaccionar primero a temperatura ambiente y vamos aumentando en 10C la temperatura.Agregamos en cada caso KMnO4 y H2C2O4. Y medimos el tiempo que se demora en cambiar de color de un morado a un amarillo sin ningn remanente de rosado.A. T=22CA esta temperatura se demora en cambiar de color unos 1560 seg.B. T=32CA esta temperatura se demora en cambiar de color unos 643 seg.C. T=42CA esta temperatura se demora en cambiar de color unos 300 seg.D. T=52CA esta temperatura se demora en cambiar de color unos 201 seg.E. T=62CA esta temperatura se demora en cambiar de color unos 110 seg.F. T=72CA esta temperatura se demora en cambiar de color unos 61 seg.sTuboT(C)Tiempo(s)[MnO4 -]-(MnO4)-/t

1221560 s0.005M3,20 x 10^-6

232643s0.005M7,77 x 10^-6

342300s0.005M16,6 x 10^-6

452201s0.005M24,8 x 10^-6

5621100.005M45,4 x 10^-6

672610.005M81.9 x 10^-6

GRAFICA TIEMPO VS TEMPERATURA

GRAFICA TEMPERATURA VS VELOCIDAD

CONCLUSIONES Se calcul los diversos tiempos de cambio de color porque hay presencia de calor que brinda al sistema. En presencia de calor y catalizadores hay aumento de la velocidad de reaccin. A mayor temperatura la velocidad de reaccin es mayor. A mayor temperatura el tiempo de reaccin es menor.