Estudio del efecto de la temperatura sobre la velocidad de reacción

Laboratorio
 de
 Química
 Física
 1
 
Curso
 2011
­2012
 
Grado
 en
 Química
 

PRÁCTICA 4

Estudio del efecto de la temperatura sobre la velocidad de reacción
Material
1 matraz aforado de 500 mL
1 matraz aforado de 250 mL
1 matraz aforado de 100 mL
1 matraz aforado de 25 mL
1 matraz erlenmeyer de 1000 mL
4 vasos de precipitados de 100 mL
1 probetade 100 mL
1 pipeta de 5 mL graduada
1 pipeta de 2 mL graduada
1 micropipeta, 1 propipeta
1 cronómetro

1
1
1
1
1

cubeta de metacrilato, termostato y unidad refrigeradora compartidos
pesasustancias/ 1 varilla agitadora/ 1 cuentagotas/ 1 embudo pequeño
botella ámbar de 250 mL (para Na2S2O3)
frasco lavador
agitador magnético con imán

Productos
Ioduro de potasio
Tiosulfato desodio pentahidratado
Agua oxigenada de 110 vol.
Indicador almidón 1%
Acido sulfúrico

Objetivos
1.

Analizar el efecto de la temperatura sobre la velocidad de reacción.

2.

Relacionar constantes de velocidad y tiempos parciales de reacción.

3.

Determinar la energía de activación de la reacción.

4.

Determinar la ley de velocidad experimental de la reacción de oxidación delácido iodhídrico por agua
oxigenada en medio ácido (pseudorden de reacción y constante aparente de velocidad).
Fundamentos teóricos
La velocidad de casi todas las reacciones químicas aumenta, en general, con la temperatura (se duplica o

triplica por cada 10 ºC de aumento). Una de las ecuaciones más utilizadas para representar la variación de la
constante de velocidad con la temperatura es laecuación empírica de Arrhenius:

k=Ae

!Ea RT

(1)

donde A es el factor de frecuencia y Ea la energía de activación. Tomando logaritmos en la ecuación (1):

ln k = ln A !

Ea 1
RT

(2)

que aplicada a dos temperaturas (T1 y T2), y dividiendo ambas ecuaciones queda:

ln

k2
k1

=!

Ea " 1 1 %
$!'
R $ T2 T1 '
#
&

(3)

ecuación válida suponiendo que A y Ea sonconstantes en el intervalo de temperaturas estudiado. Así pues se
puede determinar la energía de activación a partir de la relación entre las constantes de velocidad a dos
temperaturas.
En esta experiencia vamos a determinar la relación entre las constantes de velocidad y, por tanto, el valor de
la energía de activación, mediante:
a) la determinación del tiempo parcial de reacción;
b) lasecuaciones intregradas de velocidad.

(a) Se define el tiempo parcial de reacción, tp, como el tiempo necesario para consumir una cantidad dada de
reactivo, en unas condiciones iniciales de reacción determinadas.
Aprovechando el hecho de que, a dos temperaturas diferentes T1 y T2, y siempre y cuando las concentraciones
iniciales ([A]0 a t=0) e instantáneas ([A]t a t= t), de todos los reactivos seanlas mismas a ambas temperaturas,
se puede demostrar que las constantes de velocidad son inversamente proporcionales a los tiempos parciales de
reacción, tp1 y tp2:

k1
k2

=

tp

(4)

2

tp

1

La reacción elegida es la oxidación del ácido iodhídrico por el agua oxigenada en medio ácido (sulfúrico):

H2O2 + 2 HI ! I2 + 2 H2O

(5 )

cuya ecuación de velocidad puedeexpresarse como:

v = k [HI]a[H2O2 ]b

(6 )

en la que k es la constante absoluta de velocidad y a y b son, respectivamente, los órdenes parciales de reacción
respecto del HI y del H O . Para simplificar la ecuación de velocidad se puede hacer que la concentración de un
22
reactivo permanezca constante a lo largo de la reacción, por ejemplo, la del HI como veremos. Entonces:

v = kap [H2O2 ]bsiendo

kap = k [HI]a = cte

(7 )

La cantidad de iodo producido (y por tanto de agua oxigenada que ha reaccionado) se determina añadiendo al
medio de reacción una cantidad prefijada de tiosulfato sódico que reduce al iodo a medida que se produce,
según la reacción:

I2 + 2 Na2 S2O3 ! Na2 S4O6 + 2 NaI

(8 )

Al añadir H2SO4 al medio de reacción, el yoduro de sodio vuelve a...