Practica de laboratorio

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA SECCIÓN DE QUÍMICA ANALÍTICA


Introducción a la
Cinética Química


MsC Alfredo Cruz Monzón
VELOCIDAD DE REACCIÓN

Magnitud que indica la rapidez con que se produce una reacción.

Describe que tan rápido sucede un cambio en la concentración de un reactivo por cada
unidad de tiempo.



Velocidad = Variaciónen la concentración = ∆ [ ]

Intervalo de tiempo ∆ t



Las concentraciones de cada reactivo y producto cambian hasta alcanzar el equilibrio .



La velocidad de reacción para la rxn general:
a A + b B c C + d D



Para Reactantes: Para Productos:
v A = - ∆[ A ]vC = + ∆[ C ]
∆ t ∆ t



v B = - ∆[ B ] vD = + ∆[ D ]
∆ t ∆ t
Ejemplo:
A 30 ºC se tiene la reacción: 2 SO2(g) + O2(g) ----- 2 SO3(g)
Si se tiene un reactor de 10L en donde se hacen ingresarinicialmente 3,2 moles de SO2
y luego de 5 min al analizar la composición se encuentra que hay 1,08 moles de SO2,
entonces determine la velocidad de cada componente en dicho intervalo de tiempo.
Solución:



[ SO2] inicial = 3,2/10 = 0,32 M
[ SO2] final = 1,08/10 = 0,108 M
∆[SO2] = - 0,212 M
v SO2 = - ( - 0,212) / 5
v SO2 = 0,0424 mol / L*min


Según la estequiometria, si se consumen 0,212 moles/Lentonces el O2 necesario que se debe consumir es 0,106 mol/L, y además lo que se debe formar de SO3 debe ser
0,212 mol/L, entonces:
∆[O2] = - 0,106 M ( negativo por ser reactante)


∆[SO3] = + 0,212 M (positivo por ser producto)
Entonces:
vO2



v O2= 0,0212 mol/L*min





vSO3
v SO2= 0,0424 mol/L*min





En las velocidades obtenidas:
v SO2 = 0,0424 mol / L*min v O2 = 0,0212mol/L*min
v SO3 = 0,0424 mol/L*min


Podemos visualizar respecto a la ecuación balanceada, hay una relación
2 SO2(g) + O2(g) ----- 2 SO3(g)


v SO2 = v O2 = vSO3
2 1 2
Entonces para una reacción general:
a A + b B ----- g G + h H



v A = v B = v G = v H
a b g h


1
v 

ΔA 
1 Δ B

1 Δ G 

1 Δ H 

a  t
b  t
g  t
h  t

Usando derivadas para la velocidad instantánea, se tendría:
t  0

1
v 
d A
1 d  B

1 d G 

1 d H





Recordar:
a d t
b d t
g d t
h d t
1. El reactante que tiene el mayor coeficiente se consume con mayor velocidad.
2. El producto que tiene mayor coeficiente se forma con mayor velocidad, ysu
concentración aumenta en mayor grado.
3. La velocidad media sólo permite evaluar en ciertos intervalos finitos porque la velocidad es cambiante en el tiempo.
Ejemplo 2:


1
H2O2
 H2O  O2
2


En ese intervalo de tiempo, tenemos:



Velocidad de desaparición de H2O2:



Δ H 2O 2 

 t



1,72 2,32M

400 s





 0,0015 M/s

(cada segundo que pasa, su concentración disminuye0,0015 mol/L)




Velocidad de formación de H2O:
Δ H 2 O 
 t
0,60 0M

400 s

 0,0015 M/s
(cada segundo que pasa, su concentración aumenta 0,0015 mol/L)






Velocidad de formación de O2:
Δ O 2 
 t
0,30 0M

400 s


 0,00075 M/s

(cada segundo que pasa, su concentración aumenta 0,00075 mol/L)



H2O2
1
 H2O  O2
2


Usando la relación de la ecuación balanceada:


Δ H O

1 ΔO 2 
v reacción =
 Δ H 2 O 2  
 t
  2 
Δt
 
1 / 2  t

= - ( 1,72 - 2,32 )
=
( 0,60 - 0 )
=
( 0,30 – 0 )
400

400

(1/2) 400


= 0,0015 M/s = 0,0015 M/s = 0,00075 M/s


Es decir que, en cada segundo que pasa:



[H2O2] disminuye 1 x 0,0015 mol/L [H2O] aumenta 1 x 0,0015 mol/L [O2] aumenta (1/2) x 0,0015 mol/L

Tomando datos en un...