Influencia de la temperatura sobre el coeficiente cinético

Solo disponible en BuenasTareas
  • Páginas : 13 (3161 palabras )
  • Descarga(s) : 0
  • Publicado : 17 de septiembre de 2010
Leer documento completo
Vista previa del texto
OBJETO DE LA PRÁCTICA

Estudio experimental de la influencia que ejerce la temperatura de operación sobre el coeficiente cinético k, de una reacción química.

1. INTRODUCCIÓN TEÓRICA

Para una reacción química dada del tipo, A + B = C + D, es frecuente que la velocidad de desaparición del reactante A pueda expresarse mediante una ecuación de la forma:

[pic](I)

En la que k, es el coeficiente cinético y (α y β) los órdenes parciales de dicha reacción respecto a los reactantes A y B. Siendo por tanto el orden global de dicha reacción, n = α + β.

Dado que la velocidad de reacción -rA ó -r, se ve marcadamente influida por la temperatura, es importante el conocimiento de dichainfluencia. Para calcular la relación entre la temperatura y el coeficiente cinético k, bastará con disponer datos a dos temperaturas diferentes T1 y T2.

Como se cumple que la velocidad de reacción es inversamente proporcional al tiempo de reacción y directamente proporcional al coeficiente cinético (siempre que consideremos que n > 1), podemos expresar:

[pic](II)

Por tanto, a partir de datos de tiempos parciales de avance de reacción a dos temperaturas diferentes, obtenemos la relación (t2/t1) que es igual a (k.l/k2), y que nos indica la influencia del coeficiente cinético k con la temperatura.

En general, la velocidad de casi todas las reacciones crece con la temperatura. Lavariación del coeficiente cinético con la temperatura ha sido ya establecida de forma aproximada mediante la ecuación de Arrhenius, según la expresión:

[pic] (III)

Siendo:

K0 = Constante de velocidad a temperatura infinita, o factor de frecuencia.
E = Energía de activación.
k =Coeficiente de velocidad a la temperatura T.

Para relacionar esta expresión con el coeficiente de velocidad k a una temperatura dada T, se aplican logaritmos neperianos a la ecuación (III) y se llega a la expresión:

[pic] (IV)

De donde a partir de una serie de datos de k1, k2, k3,...correspondientes a las temperaturas T1, T2, T3,..., y mediante la representación de (ln k) frente a (1/T), podremos calcular la energía de activación E, correspondiente a la reacción planteada.

A la misma concentración pero a diferentes temperaturas, la ley de Arrhenius indica que:

[pic] (V)

Siempre que E permanezcaconstante.

La dependencia de las reacciones con la Tª está determinada por la energía de activación y por el nivel de Tª en la reacción, como se ilustra en la figura 1

Figura 1. Esquema representativo de la influencia de la temperatura sobre la velocidad de la reacción
[pic]

A partir de la ley de Arrhenius, una gráfica de lnk frente a 1/T produce una línea recta con pendiente elevada siE es elevada y con pendiente baja si E es baja.

Las reacciones con energía de activación elevada son muy sensibles a la temperatura; las reacciones con energía de activación bajas son relativamente poco sensibles a la temperatura.

Cualquier reacción es mucho más sensible a la temperatura cuando las temperaturas son bajas que cuando son altas.

A partir de la ecuación de Arrhenius, el valordel factor de recurrencia k0 no afecta a la sensibilidad a la temperatura.

La reacción elegida para la realización de esta práctica corresponde a la oxidación del IH mediante el H2O2, en medio ácido, que viene dada por la expresión:

[pic] (VI)

Ecuación que simplificaremos como:

[pic]...
tracking img