Cinetica quimica

CINETICA QUIMICA

I. OBJETIVO

Determinar la velocidad de una reacción química.

II. FUNDAMENTO TEORICO

La velocidad de reacción es el cambio de concentración que experimenta un reactante o un producto en función del tiempo.
Por ejemplo para la reacción hipotética:

A + 3B ® 3C

Velocidad = - d[A] = -d[B] = d[C]dt 3dt 3dt

Los signos negativos indican que las concentraciones de A y B decrecen con el tiempo, y el signo positivo, que la concentración de C aumenta con el tiempo. Los paréntesis cuadrados indican concentración en moles por litro. Según la definición de velocidad nos indica que B desaparece 3 veces mas rápido que A, y C aparece 2 veces más rápido que aquella con la que Adesaparece.

La velocidad de una reacción depende de varios factores, concentración de los reactantes y a veces, de los productos, de la temperatura y de los catalizadores. Por lo general la medición de la velocidad se efectúa en ciertas condiciones experimentales específicas, de tal manera que todos los factores que afectan la velocidad permanezcan constantes, excepto uno. Este estudio serealiza en forma sistemática, hasta que se identifique, lo mejor posible, el comportamiento cinético de la reacción.

La expresión matemática que relaciona la velocidad de una reacción con las concentraciones de los reactivos se denomina “Ley de Velocidad”. La Ley de Velocidad se debe determinar experimentalmente, no se puede deducir de la ecuación estequiométrica correspondiente a lareacción neta.

Para nuestra reacción hipotética, la Ley de Velocidad podemos representarla según:

Velocidad = -d[A] = k[A]n[B]m
dt

La velocidad, -d[A]/dt expresa la disminución de la concentración de A en función del tiempo, a una temperatura conocida t, k es una constante de proporcionalidad y se denomina “constante de velocidad”. El exponente de cada concentración (n y m eneste caso) se denomina el orden de la reacción para esa especie química particular. Si los valores de n y m son 1 y 2 respectivamente, la ley de velocidad es:

Velocidad = -d[A] = k[A][B]2
dt

Y se dice que la reacción es de primer orden respecto a la especie A y de segundo orden respecto a la especie B. Si los valores de n y mson 0 y 1 respectivamente, la ley de velocidad es:
Velocidad = - d[A] = k[A]0[B] = k‘ [B]
dt

En este caso se dice que es de orden cero respecto a A (o independiente de la concentración de A) y de primer orden respecto a B. En concentración el orden de reacción respecto a una especie es simplemente la potencia a la cual se eleva laconcentración de dicha especie en la ley de velocidad. El orden total de la reacción será la suma de n+m.

Se debe hacer presente que el orden de reacción se determina experimentalmente y no debe ser relacionada con los coeficientes de la ecuación estequiométrica, excepto si la reacción ocurre en una sola etapa.

En este experimento se observará el efecto de la concentración y de la temperatura sobrela velocidad de una reacción química realizando algunos ensayos con la reacción llamada ”reacción reloj”.

Dicha reacción se lleva a cabo mezclando una solución A de Yodato de Potasio (KIO3), con una solución B de Bisulfito de Sodio (NaHSO3) y utilizando solución de almidón como indicador.

Los reaccionantes efectivos son el ión yodato IO3- y el ión bisulfito HSO3-. La reacción puederepresentarse por la ecuación:

IO3- + 3HSO3- ® I- + 3HSO4- (I)

Suponiendo que se utilice un exceso de Yodato, los iones ioduro I- formados reaccionan con los iones Yodato IO3- sobrantes, produciendo yodo molecular I2, según la siguiente ecuación:

5 I- + 6 H+ + IO3- ® 3I2 + 3H2O (II)

Inmediatamente cuando los iones bisulfito se han consumido por la reacción (I), el...