Catálisis Heterogénea

UNIVERSIDAD NACIONAL
AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN CAMPO 1

QUÍMICA

FISICOQUÍMICA V

Reporte de la Práctica No. 7

Catálisis Heterogénea

Prof.: Y. Marina Vargas Rodríguez
Integrantes: Aparicio Parada Belem, García Ochoa Daniel, Hernández De León Vania.

Objetivo

* Estudiar la cinética de una reacción que se lleva a cabo por catálisisheterogénea
* Determinar el orden de reacción de la descomposición del peróxido de hidrogeno utilizando oxido de manganeso (IV) como catalizador
* Manejar el método integral de vida parcial para determinar el orden de reacción y compararlo con el método diferencial de Van’t Hoff.

Introducción:

Descomposición catalítica del peróxido de hidrógeno:A pesar de que el peróxido de hidrógenoes 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, por lo que debe conservarse en envases opacos. Y a temperaturas bajas, ya que el calor también lo descomponeEn el siguiente experimento semuestra la descomposición del peróxido de hidrógeno catalizada por el ioduro potásico. Además, se ha añadido una pequeña cantidad de jabón para que la evolución de oxígeno sea más evidente. La reacción de desproporción que tiene lugar es: | |

2H2O2 2H2O +O2 El diagrama de Frost del oxígeno muestra que el peróxido de hidrógeno es termodinámicamente inestable, ya que se encuentra por encima dela línea que une las especies con estados de oxidación 0 y -2 (dioxígeno y agua) en los que se descompone el peróxido de hidrógeno. A este proceso se conoce como desproporción. |

Diagrama de Frost del
oxígeno en disolución ácida.
El peróxido de hidrogeno, también llamado agua oxigenada, es una sustancia líquida (Tfus=-0.43 y Teb=150 °C). Tiene un punto de ebullición más alto que agua, asíque las disoluciones se pueden concentrar por evaporación. A temperatura ambiente, es un líquido azul pálido casi incoloro y viscoso (consecuencia del enlace por puentes de hidrógeno, d = 1.44 g/cc). A concentraciones elevadas es extremadamente corrosiva y por tanto en esas condiciones debe ser utilizada con gran precaución. Es una sustancia más ácida que el H2O (Ka = 1.5 10-12).La geometríamolecular se presenta en los esquemas que siguen. Las moléculas tienen una estructura no plana (en forma de libro) cuyo momento dipolar es mayor que el del agua. El ángulo diédrico varía notablemente entre estado gaseoso o sólido. |
La Catálisis es una ciencia multidisplinar que está presente en cerca del 80% de los procesos químicos. Tomando como base una reacción química sencilla –la descomposicióndel agua oxigenada en agua y oxígeno- se emplearon catalizadores tanto homogéneos como heterogéneos y enzimáticos, para mostrar a los visitantes cómo funcionan los catalizadores y las diferencias entre los distintos tipos. Los experimentos se adaptaron adecuadamente para dar una presentación espectacular de la reacción química catalizada.

ACCIÓN CATALÍTICA EN LA DESCOMPOSICIÓN DEL PERÓXIDO DEHIDRÓGENO
La descomposición de peróxido de hidrógeno, con producción de oxígeno se formula así:

2H2O2 (aq) 2H2O (l) + O2 (g)

Esta reacción tiene una energía de activación de 75 kJ/mol, por eso es muy lenta para visualizarla en fotografía digital, sobre todo en invierno a temperatura ambiente (en retroproyección era mucho más rápida por que se activa con el calor desprendido por elsistema de retroproyección).
Como criterio visual del aumento de velocidad de reacción, se tomará el tiempo y la cantidad de burbujas de oxígeno que se desprenden, comparando una reacción sin catalizar con otra catalizada con diferentes tipos de catalizadores.
Se va a emplear peróxido de hidrógeno del 30%, a efecto de aumentar la velocidad de la reacción, y realizar la toma en menos tiempo. Si se...