DETERMINACION DE LA VELOCIDAD DE REACCION

INTEGRANTES:

MARÍA FERNANA BONILLA MONCAYO (0824455)

VICTORIA EUGENIA TOBAR TORRES (0825123)

CINDY KATHERINE TULCÁN REALPE (0822851)

PRESENTADO A:

PROF. JUAN MANUEL BARRAZA

INGENIERIA DE LAS REACCIONES QUIMICAS

VI SEMESTRE

ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA

FACULTAD DE INGENIERÍA

UNIVERSIDAD DEL VALLE

MAYO 2011

INTRODUCCIÓN

Las reacciones químicas ocurren a diferentes velocidades, algunas pueden ocurrir instantáneamente, otras se demoran unos segundos y algunas pueden demorar mucho tiempo en ocurrir, la velocidad de reacción es función de la naturaleza de los reactivos, de la temperatura a la que se efectúa, de la concentración de los reactivos y en algunas ocasiones (como en este caso) a presencia de catalizadores. La velocidad de una reacción química es la cantidad de producto que ésta genera, o la cantidad de reactivo que consume en una unidad de tiempo. Al principio, cuando la concentración de reactivos es mayor, también es mayor la probabilidad de que se den choques entre las moléculas de reactivo, y la velocidad es mayor. A medida que la reacción avanza, al ir disminuyendo la concentración de los reactivos, disminuye la probabilidad de choques y con ella la velocidad de la reacción. La medida de la velocidad de reacción implica la medida de la concentración de uno de los reactivos o productos a lo largo del tiempo, esto es, para medir la velocidad de una reacción necesitamos medir, bien la cantidad de reactivo que desaparece por unidad de tiempo, bien la cantidad de producto que aparece por unidad de tiempo. La velocidad de reacción se mide en unidades de concentración/tiempo, esto es, en moles/s.

MARCO TEÓRICO

El peróxido de hidrógeno (H2O2), también conocido como agua oxigenada o dioxidano, es un compuesto químico con características de un líquido altamente polar, fuertemente enlazado con el hidrógeno tal como el agua, que por lo general se presenta como un líquido ligeramente más viscoso que éste. A temperatura ambiente es un líquido incoloro con sabor amargo. Pequeñas cantidades de peróxido de hidrógeno gaseoso se encuentran naturalmente en el aire. El peróxido de hidrógeno es inestable y se descompone lentamente en oxígeno y agua con liberación de calor, esta reacción en condiciones normales ocurre lentamente pero su velocidad de descomposición puede aumentar mucho en presencia de catalizadores, entre estos se encuentran compuestos inorgánicos y biológicos. Espontáneamente, el agua oxigenada se descompone en agua y oxígeno de acuerdo con la siguiente ecuación:

Durante la reacción se liberan burbujas de oxígeno. En condiciones normales esto ocurre muy lentamente. Las pequeñas burbujas se observan cuando se abre un recipiente que contiene agua oxigenada.

Aunque no es inflamable, es un agente oxidante potente que puede causar combustión espontánea cuando entra en contacto con materia orgánica o algunos metales, como el cobre, la plata o el bronce. El peróxido de hidrógeno se encuentra en bajas concentraciones (3 a 9%) en muchos productos domésticos para usos medicinales y como blanqueador de vestimentas y el cabello. En la industria, el peróxido de hidrógeno se usa en concentraciones más altas para blanquear telas y pasta de papel, y al 90% como componente de combustibles para cohetes y para fabricar espuma de caucho y sustancias químicas orgánicas. En otras áreas, como en la investigación, se utiliza para medir la actividad de algunas enzimas, como la catalasa. Como se ha dicho anteriormente la velocidad de reacción depende de la presencia de un catalizador, este puede ser de origen biológico como lo son las enzimas, las cuales en su mayoría son proteínas y se caracterizan por su estructura molecular tridimensional, en su estructura hay una zona donde se une el reactivo a la enzima y se da la reacción química, liberando productos, luego de esto el sitio de unión queda libre para poder volver a realizar la unión con otro reactivo y continuar la reacción. La Catalasa es una enzima antioxidante que sirve como catalizador en la descomposición del agua oxigenada, esta se encuentra en diversos vegetales como lo son la papa y la manzana. Para determinar la velocidad de reacción de la descomposición del agua oxigenada con ayuda de un catalizador (catalasa) se realizo la siguiente práctica: MATERIALES

Vaso de precipitado de 250 mL.

Vaso de precipitado de 100mL.

Varilla de vidrio.

Manzana

Agua oxigenada.

Balanza.

Cronometro.

PROCEDIMIENTO Se parte la manzana en rodajas y se macera.

1. En la balanza se coloca un vaso de precipitado de 250mL y se agrega 47.4g de Manzana.

2. Se agrega 55 mL de agua oxigenada (medida en un vaso de precipitado de 100mL) al puré de manzana.

3. Se agita constantemente y se toman datos de peso y altura cada minuto para determinar el volumen de agua oxigenada que reacciona.

DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS Los datos obtenidos en la práctica son:

Tabla No. 1 Resultados de la práctica

t (min) h (cm) Peso (g)

Volumen del Agua oxigenada (cm3)

Peso del agua oxigenada (g)

0 2 247 135.858 190.2012

6 1.9 246.7 129.0651 180.69114

12 1.5 246.5 101.8935 142.6509

18 1.4 246.4 95.1006 133.14084

24 1.3 246.3 88.3077 123.63078

30 1.2 246.2 81.5148 114.12072

36 1.1 246.1 74.7219 104.61066

42 1 246 67.929 95.1006

48 0.9 245.9 61.1361 85.59054

54 0.8 245.9 54.3432 76.08048

60 0.7 245.8 47.5503 66.57042

Para determinar el volumen del agua oxigenada se necesitaba el Área del vaso de precipitado el cual es 67.929cm2 y la altura que variaba con el transcurso del procedimiento, una vez obtenida ésta se multiplicaba por la densidad del agua oxigena (1.4 g/cm3) para obtener la masa que se perdía.

Gráfica No. 1 Masa del agua oxigenada en función del tiempo

Realizando regresión polinómica de orden dos obtuvimos la siguiente ecuación:

Para determinar la constante y el orden de la velocidad de reacción utilizamos la siguiente ecuación:

Aplicando logaritmo a la expresión anterior obtenemos:

Derivando la ecuación encontrada en la regresión y reemplazando los tiempos obtenemos:

Tabla No. 2 Resultados modificados de la práctica

-dW/dt Ln W Ln (-dW/dt)

3.137 5.24808246 1.14326693

2.909 5.19678916 1.06780938

2.681 4.96040039 0.98618986

2.453 4.89140752 0.89731177

2.225 4.81729954 0.79975692

1.997 4.73725684 0.69164605

1.769 4.65024546 0.57041442

1.541 4.55493528 0.43243156

1.313 4.44957476 0.2723146

1.085 4.33179173 0.08157999

0.857 4.19826033 -0.1543173

Con lo anterior se obtuvo la siguiente gráfica:

Gráfica No. 2 Ln (-dw/dt) en función del Ln W

Al realizar una regresión lineal se obtuvo la siguiente ecuación:

En donde la pendiente es el orden de la reacción (α=1.3) y hallando el exponente de la intercepto obtenemos la constante de la velocidad de reacción (k=4.009*10-3min-1) La velocidad de reacción del agua oxigenada usando como catalizador la manzana es:

ANÁLISIS DEL EXPERIMENTO El anterior experimento se trata de una reacción relativamente lenta porque el peso del

agua oxigenada disminuyó en pocas cantidades en el tiempo que escogimos, a pesar de

que la manzana efectivamente actuó como catalizador, la enzima que contiene se

caracteriza por su alta capacidad de reacción pero relativamente poca afinidad por el

sustrato. Ésta última presenta 2 funciones: la catalítica y la peroxidativa. Podemos observar

lo anterior en la siguiente reacción:

H2O2 + H2R → 2H2O + R

La enzima actúa sobre un sustrato específico y participa sin consumirse durante la reacción.

Además podemos concluir que la constante de velocidad de reacción es pequeña porque

trabajamos a temperatura ambiente y la velocidad de una reacción depende de la

temperatura a la que tiene lugar. Así, un aumento de 10K implica una duplicación en la

velocidad de la reacción. Por otra parte una disminución de la temperatura una disminución

de la velocidad. Es por esto por lo que para disminuir la velocidad de la descomposición

bacteriana de los alimentos éstos se congelan a temperaturas inferiores a o.

La dependencia de la velocidad con la temperatura se explica con la teoría de colisiones, que

se basa fundamentalmente en postular que las reacciones químicas ocurren como el

resultado de las colisiones entre las moléculas reaccionantes. En un sistema formado por los

reaccionantes A y B es lógico pensar que para que la reacción se produzca las moléculas de

Ay B han de chocar entre sí. Sin embargo, no todos los choques son efectivos, si así fuera la

reacción tendría lugar de forma instantánea. Para que la reacción tenga lugar es necesario

superar una barrera energética mínima. Esta barrera energética se conoce como energía de

activación. Las moléculas reaccionantes deben tener una energía cinética total igual a cero ó

superior a la energía de activación, que es la cantidad mínima de energía necesaria para que

se produzca la reacción química.

Observaciones Se pudieron presentar errores en los cálculos porque no se peso la muestra en el tiempo

exacto, por falta de balanzas en el laboratorio, además la agitación fue manual, lo cual no

nos garantiza que estuviera perfectamente agitado.

BIBLIOGRAFIA

http://www.ciencia-ahora.cl/Revista13/VelocidadReaccion.pdf

http://www.deciencias.net/simulaciones/quimica/reacciones/concentra.htm