LABORATORIO DE QÚÌMICA

Velocidad de una Reacción Química

APRENDIZAJES ESPERADOS

(OBJETIVOS Y DESTREZAS)

EXPERIMENTAR

• Comprobar experimentalmente la influencia de ciertos factores tales como: Catalizador, Temperatura y Concentración en la Velocidad de una Reacción Química a través de experimentos sencillos en el laboratorio.

• Realizar la determinación experimental de las variables concentración de reactante, tiempo de reacción y Vrx para la formación de Azufre, graficando los resultados obtenidos.

RAZONAMIENTO LÓGICO

• Analizar los resultados experimentales para responder preguntas de análisis, potenciando el trabajo en equipo y de compañerismo.

EXPRESIÓN CIENTIFICA

• Formular las ecuaciones químicas balanceadas de cada ecuación.

• Interpretar Curvas obtenidas a partir de las variables de concentración v/s tiempo y concentración v/s Vrx. Para la reacción química de formación de Azufre.

• Informar resultados experimentales en la elaboración y presentación del Informe de Laboratorio.

INTRODUCCIÓN

En la naturaleza ocurren a diario innumerables transformaciones químicas.

Hay reacciones que son instantáneas, como la detonación de un explosivo o la formación de un cuajo de leche, cuando se le agrega jugo de limón. Otros cambios ocurren lentamente, como la degradación de los alimentos en nuestro organismo que siguen un proceso de digestión, o la oxidación del Hierro, en presencia del aire húmedo (corrosión), que puede durar varios años. Hay reacciones que, a pesar de que los reactantes tienen afinidad, la combinación no ocurre a la temperatura ambiente, como sucede con la combustión del gas licuado.

Toda Reacción Química, sea natural o provocada por el hombre, transcurre dentro de ciertas condiciones de temperatura, presión, luz, etc. Así como del medio en que los reactantes se combina. Alterando alguno de estos factores es posible conseguir que la reacción se detenga, por ejemplo, o que por el contrario, se desarrolle con una mayor rapidez.

La velocidad de reacción puede definirse como la cantidad de reactivos que se consume o la cantidad de productos que se forma, en una unidad de tiempo determinada.

Entre las reacciones que ocurren en nuestro alrededor, podemos advertir fácilmente que hay determinadas condiciones que favorecen el desarrollo de las trasformaciones.

La VRX (Velocidad de Reacción) depende de varios factores. Los más importantes son: La presencia de un catalizador, la temperatura y la concentración. En este laboratorio veremos como estos tres factores determinantes en la dinámica de una reacción Química, actúan acelerando los procesos que montaremos.

MATERIALES Y REACTIVOS

UTILIZADOS

• Tubos de ensayo.

• Clorato de Potasio (KClO3).

• Dióxido de Manganeso (MnO2).

• Pinzas de Madera.

• Mechero.

• Gradilla.

• Cinta de Magnesio (Mg).

• Solución de Ácido Clorhídrico (HCl).

• Vaso de Precipitado.

• Matraz Earlenmayer (5)

• Tiosulfato de Sodio (Na2S2O3) a 0.15 M

• Agua (H2O).

• Pipeta.

• Cronómetro.

PROCEDIMIENTOS EXPERIMENTALES

ACTIVIDAD Nº1:

Se dispuso de dos tubos de ensayo con la misma cantidad de Clorato de Potasio (KClO3).

En uno de los dos tubos, se agregó una cierta cantidad de Dióxido de Manganeso (MnO2), luego se agitó un poco para mezclarlo.

Se acercaron los dos tubos de ensayo al mechero encendido.

Luego se analizó y se observó el gas que salía en cada uno de ellos.

Se registraron diferencias entre ambos montajes, a raíz de haber colocado una mecha encendida sobre estos.

ACTIVIDAD Nº2:

Se agregó, con la ayuda de una pipeta, iguales cantidades (alrededor de 3 mL.) de Ácido Clorhídrico (HCl), en dos tubos de ensayo respectivamente.

Luego se colocó en la gradilla (con el mechero encendido) un vaso de precipitado con alrededor de 100 mL. de agua (H2O).

Se colocó uno de los tubos en el vaso de precipitado (calentándolo a bañomaría) y el otro se dejó a temperatura ambiente.

Se esperó cierto tiempo, y luego, con ayuda de las pinzas de madera, se sacó el tubo de ensayo que estaba calentándose a bañomaría.

Se observó el gas que de ambos montajes expelían y se registraron diferencias, a raíz de haber colocado un fósforo encendido sobre ellos.

ACTIVIDAD Nº3:

Se dibujó un X en una hoja de papel en blanco.

Se vertió en un matraz, 50 mL de Solución de tiosulfato de sodio (Na2S2O3) a 0.15 M.

Luego, con la ayuda de una pipeta, se agregaron 5 mL. de Ácido Clorhídrico (HCl) al matraz que contenía el tiosulfato de Sodio.

Se puso el matraz sobre la X dibujada en el papel.

Se comenzó a controlar el tiempo a medida que la solución en el matraz cambiaba de color.

Se observó desde la parte superior del matraz la X dibujada hasta que esta desapareció (en ese momento se detuvo el cronometraje).

Luego se volvió a repetir el montaje, solo que esta vez se utilizaron 40, 30, 20 y 10 mL. de tiosulfato (Na2S2O3), completando el volumen de 50 mL de solución con agua (H2O).

RESULTADOS EXPERIMENTALES

ACTIVIDAD Nº1

Observe atentamente ambas reacciones. Registre sus observaciones.

SOLUCION SIN CATALIZADOR	SOLUCIÓN CON CATALIZADOR
Se observó que esta solución expelía Oxigeno pero paulatinamente	Se observó que esta solución liberó Oxigeno con gran rapidez.
Al acercar un mecha encendida justo en el momento en el que empezó a liberar oxígeno, se prendió una llama de mediana intensidad.	Al acercar una mecha encendida justo en el momento en el que empezó a liberar oxigeno, se prendió una llama de gran intensidad
Al acercar un mecha encendida después de algún tiempo de liberación de Oxígeno, se prendió una llama de mediana intensidad.	Al acercar una mecha encendida después de algún tiempo de liberación de Oxígeno, se prendió una llama de poca intensidad (pues ya había liberado gran parte de Oxigeno debido a su alta rapidez)

2. Si el MnO2 actúa como catalizador en la reacción. Discuta sobre sus
influencias en la Vrx.

El MnO2 actúa como catalizador de la reacción química, un catalizador es una sustancia que, aun en cantidades muy pequeñas (como la agregada a la solución que realizamos en el laboratorio) tiene la propiedad de acelerar una reacción, actuando solo con presencia, sin consumirse ni intervenir en ella. (Es decir no son ni los reactantes iniciales ni los productos finales)

La acción de un catalizador se limita, exclusivamente, a disminuir el tope de energía de activación de las moléculas reaccionantes. Al necesitar menor energía de activación, por efecto de un catalizador, un mayor numero de moléculas alcanza la energía suficiente para romper sus enlaces y así formar productos.

Escribe las ecuaciones químicas balanceadas de las reacciones.

Investigue: ¿Cómo identificar el gas obtenido?

Como sabemos, el gas obtenido es el Oxígeno (O2 ), gas que hace posible la combustión por lo tanto, al exponerlo a una mecha encendida, esta debería avivarse con el oxigeno que le llega.

ACTIVIDAD Nº2

Escríba el diseño experimental ejecutado para demostrar el “efecto de la temperatura en la VRX”

Especificado en los procedimientos experimentales de la actividad Nº2.

2. Escriba la Ecuación química de la reacción.

3. Investigue: ¿Cómo identificar el gas obtenido?

ACTIVIDAD Nº3

1. Complete el Cuadro con los datos obtenidos en laboratorio.

Volumen de Na2S2O3 0,15	Volumen H2O	Volumen de HCl	t(seg)	1/t (Vrx)	(C) Na2S2O3
50 mL	-	5 ml	67 s	0,01492	0,15 M
40 mL	10 ml	5 ml	96 s	0.01046	0,12 M
30 mL	20 ml	5 ml	125 s	0,008	0,09 M
20 mL	30 ml	5 ml	204s	0,0049	0,06 M
10 mL	40 ml	5 ml	1200s	0,0008	0,03 M

2. Escriba la Ecuación química de la reacción.

3.- Determine la Concentración (C) de Tiosulfato de sodio para cada una
de las soluciones diluidas. Puedes usar la ecuación: C1 x V1 = C2 x V2

*Indique los cálculos correspondientes.

1) C1 x V1 = C2 x V2

0,15 M x 50 mL = C2 x 50 mL

0,15 M x 50 mL = C2

50 mL

= C2

2) C1 x V1 = C2 x V2

0,15 M x 40 mL = C2 x 50 mL

0,15 M x 40 mL = C2

50 mL

= C2

3) C1 x V1 = C2 x V2

0,15 M x 30 mL = C2 x 50 mL

0,15 M x 30 mL = C2

50 mL

= C2

4) C1 x V1 = C2 x V2

0,15 M x 20 mL = C2 x 50 mL

0,15 M x 20 mL = C2

50 mL

= C2

5) C1 x V1 = C2 x V2

0,15 M x 10 mL = C2 x 50 mL

0,15 M x 10 mL = C2

50 mL

= C2

4.- Confecciona un gráfico que contenga en el eje X las concentraciones de Tiosulfato y en el eje Y el tiempo de la reacción. Interpreta la grafica. Usar papel milimetrado.

5.- Confecciona un grafico de concentración molar de Tiosulfato (C) v/s la velocidad de reacción (1/t). Interpreta la gráfica. Usar papel milimetrado.

CONCLUSIONES

• Se comprobó que existen diversos factores que influyen en la dinámica de una reacción química. Como es el caso de la concentración, la utilización de un catalizador, y la temperatura.

• Se concluyó que la velocidad de la reacción aumenta en presencia de un catalizador positivo (MnO2) (el MnO2 no resulta alterado ni participa de la reacción) que actúa rebajando la energía de activación, es decir baja la energía mínima requerida para realizar la reacción química, por ende ocurre esta mucho mas rápido.

• Se comprobó que la velocidad de reacción aumenta con la temperatura porque al aumentarla incrementa la energía cinética de las moléculas. Con mayor energía cinética, las moléculas se mueven más rápido y chocan con más frecuencia y con más energía.

• Se verificó que con el aumento de la concentración se consigue incrementar la velocidad de la reacción, ya que al aumentar el número aumenta la velocidad de las colisiones moleculares. Si la concentración disminuye la VRx también.

2KClO3(s) 3O2(g) + 2KCl(s)

Q

REACCION SIN CATALIZADOR

REACCIÓN CON CATALIZADOR

2KClO3(s) + MnO2(s) 3O2(g) + 2KCl(s) + MnO2(S)

Q

Catalizador

2 HCl(ac) + Mg(s) Q+ H2(g) ! + MgCl2(ac)

0,15 M

0,12 M

0,09 M

0,06 M

0,03 M

2 KClO3(s) + MnO2 Q 3 O2(g)! + 2 KCl(s) + MnO2

8 Na2S2O3(ac) + 16 HCl(ac) S8(s) + 8 SO2(g) + 8 H2O + 16 NaCl(ac)