catalisis

Catálisis Heterogénea

〖2H〗_2 O_2→2H_2 O + O_2

Objetivos:
Determinar el orden de reacción de la descomposición del peróxido de hidrogeno utilizando permanganato de potasio como catalizador
Determinar el orden de reacción mediante el método de vida parcial y compararlo con el método diferencial de van´t Hoff
Introducción:
En muchas reacciones químicas,incluso algunas de importancia industrial la reacción se efectúa sobre una superficie solida, y no en forma uniforme a través del gas o liquido que rodea al solido. Estas reacciones se llamas heterogéneas. Cuando en el mecanismo de reacción se encuentra involucrada una superficie, la velocidad de reacción a una temperatura dada depende de la presión o de la concentración de los reactivos y del área onaturaleza química de la superficie. Por esta razón, los catalizadores sólidos se emplean en una forma finamente dividida, a fin de presentar una gran área superficial.
La característica más sobresaliente de las reacciones heterogéneas es la especificidad química de la fase solida (catalizador). Los diferentes sólidos no solo producen velocidades de reacción que difieren en muchos órdenes demagnitud, sino que pueden dar origen a distintos productos a partir del mismo compuesto inicial. Esto demuestra que la función de un catalizador no es solo la de concentrar el gas de reacción en la capa superficial, y, de esta manera, aumentar la velocidad de reacción sobre la superficie.

La descomposición del peróxido de hidrogeno utilizando oxido de manganeso lV es un claro ejemplo de lacatálisis heterogénea. El peróxido de hidrógeno H2O2 es un líquido inestable que se descompone en oxígeno y agua con liberación de calor. Aunque no es inflamable, es un potente agente oxidante que puede causar combustión espontánea cuando entra en contacto con materia orgánica.
Este reactivo presenta como gran inconveniente su baja estabilidad. La velocidad de descomposición del H2O2 aumenta con el pHdel medio y con la temperatura de operación. Junto a esto y a partir de un trabajo realizado por Isbell y col. (1975), diversos autores han puesto de manifiesto la sensibilidad que presenta el H2O2 a la presencia de pequeñas trazas de iones metálicos, especialmente Cu+2, Mn+2, Fe+2 y Fe+3. Estos iones que se pueden encontrar en los reactivos químicos y en las pastas de celulosa, catalizan sudescomposición.
A pesar de que el peróxido de hidrógeno es relativamente estable a temperatura ambiente, numerosas sustancias actúan como catalizadores de su descomposición, entre otras: metales de transición, álcalis, y óxidos metálicos. La luz del día también favorece la descomposición del peróxido de hidrógeno.



Metodología:
Se armó el dispositivo mostrado en la siguiente figuraSe tomó 1ml de agua oxigenada al 3.34% y se aforo a 100ml. Se vació la solución al matraz kitazato y se tapó. Se colocó el nivel de agua en la bureta en la marca de cero.
Se destapó el matraz kitazato y se agregó 1gr. De Permanganato de potasio. Se tapó nuevamente cuidando el nivel del agua
Se comenzó lo más pronto posible a agitar magnéticamente, al mismo tiempo que se pone en marchael cronometro
Se leyeron los niveles de agua en la bureta a los siguientes tiempos: 0.25, 0.5, 0.75, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 4, 5, … 20 minutos, cuidando de no cambiar la velocidad de agitación durante todo el tiempo.
Se aumentó la velocidad de agitación de la mezcla hasta que el nivel del agua no cambió más. Se tomó la lectura del nivel de agua a tiempo infinito cuidando que la temperaturadel baño de agua fuera la misma que al inicio de la reacción.

Resultados:
Temperatura de trabajo: 22°C
Tiempo (min) V(ml) Tiempo (min) V(ml)
0.0 2.1 4.0 8.1
0.25 2.5 5.0 8.5
0.5 3.4 6.0 8.8
0.75 4.0 7.0 9.1
1.0 4.5 8.0 9.2
1.5 5.5 9.0 9.4
2.0 6.2 10.0 9.5
2.5 6.6 11.0 9.5
3.0 7.2 (Infinito)12.0 9.6


Análisis de Resultados:
El peróxido de hidrógeno H2O2 es un líquido muy...