ADSORCION

CUESTIONARIO

1.- Explique la obtención y comportamiento del carbón activado.

El carbón vegetal es particularmente eficaz como agente adsorbente, ya que tiene

una estructura muy porosa y con gran superficie expuesta puede tomar volúmenes

considerables de diversos gases.

El carbón vegetal se puede activar calentando entre 350 0C y 10000C al vació o en

aire, vapor y algunos otros gases hasta un punto en que la adsorción de tetracloruro de

carbono a 240C se puede elevar desde 0.011g por gramo de carbón hasta 1.48g. La

activación consiste aparentemente en una separación de impurezas hidrocarbónicas por

destilación de un carbón vegetal o animal, y ocasiona así la exposición de una mayor

superficie para la posible adsorción.

2.- Indique que es un isótero y su aplicación.

Las curvas que representan los resultados de la presión necesaria para tener una

cantidad determinada de gas adsorbido, por gramo de adsorbente, a distintas temperaturas

se denomina isosteras. Estas graficas son semejantes a las de la presión de vapor con

respecto a la temperatura. El calor de adsorción puede determinarse mediante el empleo de

la ecuación de Clausius Clapeyron. El calor isosterico de adsorción que se define por :

en donde na en la derivada, indica que la cantidad adsorbida (na) permanece

constante.

Estos resultan equivalentes a un volumen adsorbido constante, y es el origen del

adjetivo isosterico. El calor isosterico de cada cantidad adsorbida se obtiene de la grafica de

ln p con respecto a 1/T.

3.- Explique la determinación del área superficial mediante el método de BET.

Durante la adsorción física, pueden ser adsorbidas las moléculas de vapor no

superficialmente sino a una profundidad de varias capas.

Brunauer, Emmett y Teller obtuvieron una ecuación isotérmica de la adsorción, para

explicar la adsorción en estratos múltiples. Se supone que la superficie posee sitios

uniformes localizados, y que la adsorción que se efectúa en un sitio no afecta a la adsorción

que se verifica en los sitios cercanos. Se supone, además, que las moléculas pueden ser

adsorbidas en estratos secundarios, terciarios... y enésimos siendo la superficie utilizable

del enésimo estrato igual a la del estrato (n-1). Se supone que la energía de adsorción en el

primer estrato E1, es constante y que la energía de adsorción en los estratos subsiguientes es

E1 igual a la energía de licuefacción del gas.

La ecuación de BET es:

donde vm es el volumen del gas adsorbido cuando toda la superficie adsorbente esta

cubierta con un estrato completo uní molecular. El volumen del gas adsorbido esta

representado por v, y e es una constante a una temperatura determinada.

De acuerdo con esta ecuación, una grafica tomando p/v(p0-p) con respecto a p/p0,

dará una línea recta con pendiente igual a (c-1)/vme y una intersección igual a 1/vme.

El área ocupada por una sola molécula de adsorbato que se encuentre sobre la

superficie puede calcularse por medio de la densidad del adsorbato licuado.

Así pues, partiendo del valor medio de vm, la superficie del adsorbente se puede

calcular fácilmente.

CUESTIONARIO

1.- Indique las aplicaciones de las mediciones de conductividad en química orgánica.

En la química orgánica se puede utilizar la conductividad, para realizar titulaciones

conductimetricas para ácidos muy débiles los cuales generalmente son compuestos

orgánicos, cuando fracasan otros métodos de titulación. Se pueden titular fácilmente por el

método conductimetrico mezclas de ácidos débiles y fuertes, así como soluciones

coloreadas. Dado que el punto final se determina gráficamente, no es necesarios tomar

precauciones especiales cuando se aproxima el punto de equivalencia, como sucede en las

titulaciones ordinarias. Finalmente no es necesario medir la conductividad real de la

solución; cualquier cantidad proporcional a la conductividad, ya sea la lectura en un puente

de conductividad o en una caja de resistencias, es adecuada. Esta se puede representar

gráficamente en función del volumen de la solución con la cual se titula.

Como sabemos la determinación del grado de ionización de electrólitos débiles es un

problema de importancia para la química orgánica, porque con tal información se puede

calcular las constantes de ionización de los electrolitos, estos valores se pueden encontrar

haciendo mediciones de conductividad eléctrica, como lo realizado en la practica, es decir

la determinación de las constantes de ionización de ácido acético.

2.- Explique la determinación de la solubilidad mediante mediciones de conductividad

La conductividad ofrece un medio muy simple y conveniente para determinar la

solubilidad de sales difícilmente solubles como el sulfato de bario o cloruro de plata. El

procedimiento es como sigue. Se prepara una solución saturada de sal en agua con

conductividad especifica conocida KH20 . Después se mide la conductividad especifica de la

solución saturada, K. Esta conductividad se debe a la sal y al agua, por lo tanto, la

conductividad especifica de la sal solamente Ksal, es:

De Ksal se deduce el valor de la conductividad equivalente

donde C es ola concentración de la sal en equivalentes por litro y, por tanto, la solubilidad.

Puesto que la solución esta muy diluida, y como las sales son electrolitos fuertes, debe

ser esencialmente igual a 0. Realizando esta sustitución se obtiene C como:

Examinado el valor de 0 en una tabla de conductividades equivalentes limites, C se

puede calcular fácilmente por la ecuación (3) a partir de la conductividad especifica medida

de la solución saturada.

3.- Especifique los valores aceptados para la conductividad del agua para

conductividad.

Kohlrausch y Heydweiller hallaron que, no importa cuán cuidadosamente y por

cuanto tiempo se haya purificado, el agua presenta aún una conductividad definida aunque

pequeña a cada temperatura, como se puede ver de los datos de la siguiente tabla:

CONDUCTIVIDAD ESPECIFICA DEL AGUA MUY PURA

T( 0C) K(S/cm)x107

0 0.1418 0.425 0.5834 0.8950 1.76

CUETIONARIO

1.-Explique con detalle, la derivación de la Regla de las Fases.

La coexistencia de dos fases en equilibrio implica la condición

Lo cual significa que las dos variables intensivas, requeridas ordinariamente para

describir el estado de un sistema, no son independientes entre sí, sino que estan

relacionadas. Debido a esta relación, se necesita solo una variable intensiva, la

temperatura o la presión, para describir el estado del sistema. El sistema tiene un

grado de libertad, es univariante, mientras que cuando solo una fase esta presente se

necesitan dos variables y el sistema tiene dos grados de libertad, es bivariante.

Si estos presentes tres fases, existen dos relaciones entre T y P:

Esas dos relaciones determinan completamente a t y P. No se necesita otra

información para la descripción del estado del sistema. Si un sistema es invariante

no tiene grados de libertad.

Seria útil tener una regla sencilla mediante la cual poder decidir cuantas variables

independientes necesitamos para describir el sistema. Particularmente en el est6udio

de sistemas en los cuales estan presentes muchos componentes y muchas fases es

deseable cualquier simplificación del problema.

Encuentra primeramente él numero total de variables intensivas que se necesitarían

para describir el estado de un sistema que tiene C componentes y P fases. Estas

aparecen en la siguiente tabla

Clase de Variables Numero total

  de variables

Temperatura y presión: 2

Variables de composición:  

(en cada fase debe especificarse la  

fracción molar de cada componente;  

así, C fracciones molares se requieren  

para describir una fase; PC se necesitan  

para describir P fases): PC

Numero total :de variables PC+2

Cada ecuación que relaciona estas variables implica que una variable es dependiente

antes que independiente. Debemos hallas el numero total de ecuaciones que

relacionan las variables. Estan aparecen en la siguiente tabla

Clase de ecuación Numero total

de ecuaciones

En cada fase existe una relación entre

las fracciones molares

x1 + x2 + x3.........

Para P fases hay P ecuaciones: P

Las condiciones de equilibrio:

Para cada componente hay un conjunto

de ecuaciones:

Hay P-1 ecuaciones en el conjunto.

Debido a que hay C componentes, hay

C(p-1) ecuaciones: C(P-1)

Numero total de ecuaciones: P+ C(P-1)

El numero de variables independientes, F, se obtiene sustrayendo el numero total de

ecuaciones del numero total de variables:

La ecuación anterior es la regla de fases de J. Willard Gibbs. La mejor manera de

recordar esta regla es teniendo en cuenta que al aumentar el numero de componentes

aumenta el numero total de variables; por tanto, C tiene signo positivo

2.-¿Que aplicaciones tienen los diagramas de Fases Sólido- Liquido?

De los muchos procedimientos experimentales empleados para la determinación de4

condiciones de equilibrio entre las fases sólidas y liquida, las dos de más amplia

utilidad y aplicación son lo análisis térmico y los métodos de saturación o de

solubilidad. Estos métodos complementados cuando sea necesario por una

investigación de la naturaleza de las fases sólidas que se presentan en un sistema,

pueden cubrir entre ellos el estudio de cualquier sistema que puede encontrarse.

El método de análisis térmico implica un estudio de la intensidad o rapidez de

enfriamiento, es decir, de las curvas temperatura – tiempo, de diversas

composiciones de un sistema durante la solidificación. Con base en tales curvas es

posible averiguar la temperatura inicial y final de solidificación de una mezcla y

detectar las temperaturas a las que ocurren diversas transformaciones y

transiciones.. Aunque el análisis térmico es aplicable en todas las condiciones de

temperatura, es particularmente conveniente para investigaciones de equilibrio a

temperaturas considerablemente superiores e inferiores a la ambiente.

3.-¿Qué es una reacción peritectica?. Explique.

En muchos sistemas se forma compuestos cuya estabilidad no se extiende

totalmente hasta el punto de fusión. Cuando se calientan tales compuestos se halla

que en vez de fundirse congruentemente, se descomponen produciendo una nueva

fase sólida y una composición de solución diferente de la de las fases sólidas.

Cuando esta sucede se dice que el compuesto experimenta una transición, una

reacción peritectica o una fisión incongruente.

Una reacción peritectica se puede representas en general por la ecuación:

C2 C1 + solución (o fundido)

Donde C2 es el compuesto y C1 es la nueva fase sólida, que puede ser un compuesto

o el componente puro. Como indica la ecuación anterior, la reacción peritectica es

reversible, es decir, con calentamiento el cambio ocurrirá de izquierda a derecha, en

tanto que con el enfriamiento sucederá lo contrario. Puesto que durante la reacción

peritectica hay tres fases en equilibrio, el sistema es invariante y, por tanto, son fijas

la temperatura y la composición de todas las fases. La temperatura o composición

puede cambiar solo cuando desaparece una de las fases o, en otras palabras, cuando

se completa la reacción peritectica. La temperatura constante a la que tiene lugar la

reacción peritectica se denomina temperatura peritectica o de transición, y para tal

temperatura se obtendrá una porción horizontal en las curvas de enfriamiento

análogo a la porción eutéctica.

CUESTIONARIO

1. ¿Cómo se clasifican las celdas electroquímicas que proporcionan energía

eléctrica?

Celdas primarias: Se constituyen con material de alta energía que reaccionan

químicamente y producen energía eléctrica. La reacción de celda es

irreversible y cuando los materiales se consumen, el dispositivo se debe

desechar, entre estas celdas tenemos las celdas de las cámaras fotográficas, de

relojes, las pilas de linterna, etc.

Celdas secundarias: dispositivos reversibles. La reacción de celda se invierte y

el dispositivo se recarga después de proporcionar energía, debi9do a que los

materiales de alta energía pueden reconstruirse imponiendo una corriente

desde una fuente energética exterior en la dirección inversa. Entre estas celdas

tenemos las baterías de plomo, las celdas recargables de Ni-Cd de las

calculadoras y linternas y la celda de Edison. La reacción química de una pila

secundaria es reversible, es decir, se produce en un sentido cuando se carga la

pila, y en sentido opuesto cuando se descarga. Por ello, una pila secundaria

puede descargarse una y otra vez.

Celdas de combustible: utiliza materiales de alta energía para producir

potencia, al igual que las celdas primarias, pero se diferencia de estas debido a

que se diseña para que acepte una alimentación continua de combustible, que

se considera, son: C, H2 e hidrocarburos.

2. Diferenciar las celdas electroquímicas reversibles de las irreversibles

Las celdas galvánicas son reversibles o irreversibles. Se dice que una celda

es reversible, si al desplazar ligeramente el contacto del potenciómetro a un lado

del punto de equilibrio y luego al otro se invierte la corriente la corriente y la

dirección de la reacción química, despreciando los procesos lentos de difusión, la

pila de Daniel es un ejemplo de celda reversible. En cambio en una celda

irreversible, al desplazar el potenciómetro del punto de equilibrio, produce lo

contrario a las celdas reversibles, un flujo de corriente considerablemente grande.

En este tipo de celdas, después de alterar ligeramente el equilibrio del sistema, el

nuevo punto de equilibrio es muy diferente al original.

3.- ¿ Cuál es la importancia de la primera ley de Faraday?

La primera ley de Faraday dice: el material depositado en un electrodo es

proporcional a la cantidad de electricidad que pasa a través del electrólito.

Esta es una de las leyes más exactas de la fisicoquímica; se ha encontrado que es valida a temperaturas bajas y elevadas, en soluciones diluidas y concentradas, a varias presiones y en diferentes solventes.

1.-Explique la dependencia del potencial químico con su composición para una mezcla

liquida de dos componentes.

Consideremos una solución ideal en equilibrio, con su vapor a una temperatura fija T. Para

cada componente la condición de equilibrio es μi = μi(vapor), donde μi es el potencial químico

de i en la solución, μi(vapor) es el potencial químico de i en la fase vapor. Si el vapor es ideal,

entonces μi es

Donde μi0(T,p) es el potencial químico del liquido puro i a la temperatura T y la presión

p.El potencial químico de todos y cada uno de los componentes de la solución esta dado por

la ecuación (1) . La figura siguiente indica la variación de μ i - μi(vapor) como función de xi .

Si xi se hace muy pequeño, el vapor de μi desciende rápidamente. Para todos los valores de

xi el valor de μi es menor que el de μi0.

Dado que la ecuación (1) es formalmente la misma que la ecuación para el μ de un gas

ideal en una mezcla, por las mismas razones que se concluye en la mezcla.

Donde N es el numero total de moles de la mezcla. Las tres propiedades de la solución

ideal(ley de Raoult, calor de la mezcla cero y volumen de la mezcla cero) están

íntimamente relacionadas. Si cada componente obedece la ley de Raoult, el calor y el

volumen de la mezcla serán cero. (Esta afirmación no puede invertirse; si el volumen y el

calor de la mezcla son ambos cero, no se puede concluir que la ley de Raoult se cumple).

2.-Exprese y explique la ley de Raoult y la ley de Henry.

Ley de Raoult: Francois Marie Raoult(1830-1916) efectúo una generalización para una

solución ideal, conocida como ley de Raoult. Según esta ley, la presión de vapor P1 del

disolvente 1 es igual a su fracción molar en la solución multiplicada por la presión de

vapor P*1 del disolvente puro. El superíndice * indica que la sustancia se encuentra a la

temperatura de la solución, pero no necesariamente a la temperatura normal de referencia.

Puede formularse una expresión parecida para la sustancia 2 de la mezcla.

Matemáticamente, esto se plantea así:

Si la solución tiene presiones de vapor parciales que sigan las ecuaciones anteriores, se

dice que dicha solución sigue la ley de Raoult y se comporta de manera ideal.

Ley de Henry: Willian Henry (1774-1836) encontró que la masa del gas m2 disuelta en un

volumen dado de disolvente a temperatura constante, es proporciónala la presión del gas en

equilibrio con la solución. De manera que matemáticamente,

Donde en general el subíndice 2 se utiliza para referirse al soluto( el subíndice 1 suele

emplearse para el disolvente) y K es la constante de la ley de Henry.

La mayoría de los gases siguen la ley de Henry a temperaturas que no sean demasiado

bajas y presiones moderadas.

Si varios gases de una mezcla gaseosa se disuelven en una solución, la ley de Henry se

aplica de manera independiente a cada gas, sin importar la presión de los otros gases

presentes en la mezcla.

Aunque la ecuación (1) es una forma histórica de la ley de Henry, puesto que la masa por

unidad de volumen es igual a la concentración, la ecuación anterior se puede escribir como

sigue

Donde para soluciones diluidas la concentración c2 es proporcional a la fracción molar de la

sustancia disuelta. La ecuación (2) en cualesquiera de sus formas se conoce ahora como la

ley de Henry.

3.-Explique la aplicación del diagrama Temperatura- Composición de una mezcla

binaria liquida.

Es común trabajar a presión constante, por lo que se requiere diagramas de temperatura-

composición para describir el comportamiento del equilibrio liquido – vapor. En la figura

siguiente se muestra un plano característico de temperatura –composición para un sistema

binario, donde se observa que ni la curva liquida ni la de vapor, son líneas rectas; la figura

se parece también al diagrama presión –composición. Sin embargo, la región lenticular

liquido- vapor esta inclinada hacia debajo de izquierda a derecha. Esto se debe a que el

componente 1 tiene la presión de vapor mas alta y, por lo tanto, tiene temperatura de

ebullición menor. Por otra parte, en la figura siguiente la región liquida esta abajo en el

diagrama, ya que a presión constante él liquida es estable a bajas temperaturas. La curva

inferior describe la composición del liquido; la superior la del vapor.

Las regiones en el diagrama p-X se confunden algunas veces con las del diagrama T-X. Un

poco de sentido común nos dice que el liquido es estable a bajas temperaturas, parte de

diagrama T-X, y bajo altas presiones, parte superior del diagrama p-X. Es una tontería

querer memorizar la localización de las regiones de vapor o liquida, cuando es tan fácil

determinarlas.

Los principios aplicados al análisis del diagrama p-X pueden aplicarse igualmente al

diagrama T-X,. La presión en el sistema permanece constante; por la regla de las fases se

necesitan a lo sumo otras dos variables para describir el estado del sistema. Los puntos es la

región superior del diagrama son estados gaseosos; los de la parte inferior son estados

líquidos. Los puntos de la región media describen estados en los cuales coexisten en

equilibrio liquido y vapor. La línea de unión en la región liquido- vapor comunica la

composición del vapor y la del liquido que coexisten a esta temperatura.

CUESTIONARIO

1.- Indique algunas aplicaciones de las mediciones de pH.

La medición del pH tiene importancia fundamental en la química. Es la base para detectar

gran variedad de procesos biológicos e industriales, y es de gran ayuda en la detección de

experimentos de laboratorio, tales como las titulaciones ácido - base para determinar la

fuerza de un ácido o una base. Por ejemplo durante la titulación de una base fuerte

mediante una ácido fuerte, llegamos al punto a pH = 7.0 ( a 25ºC), pero en otros casos (es

decir, las titulaciones ácido - base fuerte), el punto final se encuentra a otros valores de pH

debido a la presencia de reacciones de solvósis (hidrólisis en el caso del agua).

Como la neutralización de los ácidos y bases se acompañan por cambios en la

concentración de los iones hidrónio y oxidrilo, es evidente que el electrodo de hidrógeno

puede emplearse en lugar del indicador en las titulaciones.

La primera aplicación del electrodo de hidrógeno en la titulación de los ácidos y bases fue

realizadas por Bottger, quien demostró que el método era aplicable a las titulaciones donde

los indicadores corrientes fallaban, para dar resultados satisfactorios como por ejemplo, en

la titulación de soluciones fuertemente coloreadas o turbias.

2.- Explique que función cumple una solución reguladora.

Una solución reguladora, son aquellas que están constituidas de un ácido o una base y una

de unas sales, poseen capacidad para resistir a las variaciones en mayor o menor grado del

pH, cuando se adiciona algo de ácido o base y por este hecho se denominan soluciones

reguladoras o simplemente reguladoras. Son particularmente efectivas las mezclas en las

cuales el ácido o la base involucrado es débil.

Estas soluciones se emplean siempre que se necesite mantener el pH constante y a un cierto

valor. La propiedad específica de las soluciones amortiguadoras es la de resistir los cambios

de pH debido a la dilución o a la adición de ácidos o bases fuertes. La capacidad

amortiguadora es el número de moles de ácido o base fuerte que puede absorber 1 litro del

amortiguador con un cambio de pH de la unidad.

Los amortiguadores tienen una gran importancia de los experimentos biológicos, en los que

se debe mantener una concentración baja, pero constante, de iones hidrónio (10 -6 a 10-10

M ). Los amortiguadores también se usan para calibrar los medidores de pH de diferentes

tipos.

3.- Describa en que consiste un electrodo de pH integrado (combinado)

Sabemos que las celdas que se usan en la medición de pH están formadas por un electrodo

indicador de pH están formados por un electrodo de referencia ( de calomel). El electrodo

de referencia debe tener un potencial conocido y el electrodo indicador de pH debe indicar

con exactitud la concentración de los iones hidronio en solución.

Existe a su vez un electrodo combinado (integrado), que es un instrumento electrónico en el

cual los dos electrodos (el indicador, como el de referencia), se encuentran acoplados en

uno solo, compuesto por un electrodo de vidrio (sensible al pH), en forma de varilla con un

bulbo en la parte inferior (la cual entra en contacto con la solución), y un electrodo

cilíndrico de calomel corriente que envuelve a este último, todo este integrado unido por un

cable a un panel de control digital con perillas para calibrar la temperatura y el pH de la

solución.

Es seguro que la acción del electrodo de vidrio se basa en el hecho de que existen iones

hidrógeno en el vidrio y se pueden transferir a través del vidrio de un lado al otro de la

solución, dependiendo de la naturaleza del vidrio.

El electrodo de vidrio tiene muchas ventajas sobre otros electrodos indicadores de pH. Se

puede usar con soluciones fuertemente oxidantes que reaccionarían con el hidrógeno. Se

puede usar en soluciones sin amortiguar, sin que afecte el pH.

CUETIONARIO

1.- Defina solubilidad de una sustancia.

Propiedad que presentan los sólidos y un liquido, los cuales pueden formar una mezcla

homogénea. La solubilidad depende de la naturaleza del disolventes y del soluto y de la

temperatura. Esta propiedad se extiende también a los líquidos y gases como solutos.

2.- Explique los efectos de la temperatura sobre la solubilidad de una sustancia

El efecto de la temperatura suele ser muy pronunciado. El sentido en el que la solubilidad

de una sustancia en un disolvente cambia con la temperatura, depende del calor de solución.

Si una sustancia se disuelve hasta la saturación con generación de calor, la solubilidad

disminuye al aumentar la temperatura. Por otra parte, su una sustancia se disuelve con

absorción de calor, la solubilidad crece a medida que se eleva la temperatura.

3.- Explique el fundamento teórico del equilibrio sólido – liquido en un solución

saturada.

Supongamos que se considera el equilibrio entre el soluto en solución y el soluto en estado

sólido puro. En esta situación, la solución esta saturada con relación al soluto. La condición

de equilibrio es que el del soluto debe ser el mismo en cualquier parte, esto es:

donde X2 es la fracción mol del soluto en la solución saturada y es, por lo tanto, la

solubilidad del soluto expresada como fracción mol. Si la solución es ideal. Entonces :

donde 2(T,p) es el potencial químico del soluto puro liquido. El argumento es el mismo

que el empleado para la disminución de la temperatura de congelación. Los símbolos, sin

embargo, se refieren al soluto . La ecuación correspondiente, seria:

Hfus es el calor de fusión del soluto puro y T0 la temperatura de congelación del soluto

puro. Aplicando Hfus= T0 Sfus en la ecuación (2) obtenemos:

La ecuación (2) y (3) son una expresión de la ley de la solubilidad. Según esta, ley la

solubilidad de una sustancia es la misma en todos los disolvente con los cuales forma una

solución ideal. La solubilidad de una sustancia en una solución ideal depende solo de las

propiedades de la sustancia.

CUESTIONARIO

1.- ¿ Qué es catálisis heterogénea?

Son los procesos de catálisis en que los catalizadores están en un estado

diferente al de los reactantes, a esto se les conoce como catálisis heterogénea,

las reacciones más importantes de este tipo son las reacciones en la fase

gaseosa, que son catalizadas por metales u óxidos metálicos en forma de polvo

o malla, o en estado finamente dividido sobre asbesto o sobre una superficie

porosa . El proceso de contacto para la fabricación del ácido sulfúrico

constituye un ejemplo de este tipo de reacciones, la oxidación del bióxido de

azufre que se lleva a cabo en presencia de un catalizador de platino, al igual

que la oxidación del amoniaco durante la fabricación del ácido nítrico.

Son reacciones de superficie, con la reacción después de la adsorción de los

reactivos sobre la superficie del catalizador. Un ejemplo de catálisis heterogénea en

solución es la descomposición del peróxido de hidrógeno en solución acuosa por

varios metales. Otro ejemplo es el desprendimiento de oxígeno por el clorato de

potasio fundido en presencia de bióxido de manganeso. La acción de las enzimas o

fermentos es de gran importancia en trabajos médicos y biológicos. Esta sustancia

son de naturaleza coloidal, por lo que se puede clasificar su acción como

heterogénea.

2.- Explicar el método gasométrico para la obtención de datos cinéticos.

El H2O2 en soluciones acuosas se descompone espontáneamente y lentamente según

la ecuación:

H2O2 (g) H2O (g) + ½ O2 (g)

En presencia de cationes y aniones, algunas sustancias orgánicas como

también de una serie de sustancia sólidas, la descomposición del H2O2 se acelera

considerablemente. En consecuencia, esta reacción en soluciones acuosas puede ser

una reacción catalítica homogénea o heterogénea, en dependencia del catalizador

utilizado.

El curso de la reacción se observará por medio de las mediciones de

volumen de oxígeno desprendido después de diferentes intervalos de tiempo a partir

del inicio de la reacción.

Orden de ejecución del trabajo: El vaso de reacción 1 (de la figura), se llena

con la solución del catalizador de tal manera que la altura del espacio de aire entre el

nivel y el líquido y el tapón no supere 2 cm, y se coloca en el termostato 4 a la

temperatura indicada. El vaso nivelador 3 y la bureta 2 se llena con agua. El nivel de

agua en la bureta se establece a la altura de la llave superior.

Después de 30 minutos de estar en el termostato en el vaso de reacción se

vierte una cantidad determinada de H2O2 . La solución se agita minuciosamente con

una varilla de vidrio y el vaso de reacción se tapa con un tapón. La llave superior se

mantiene abierta durante 1 o 2 min. (para que el aire sea desplazado por el oxígeno

desprendido en el vaso de reacción), luego se cierra, comunicándose de esta manera

el vaso de reacción con la bureta de gas. Al establecer los niveles de líquido iguales

en la bureta y en el vaso nivelador, se hace la primera medición y sea nota el

tiempo con el reloj, cada medición siguiente se acompaña de tal anotación, cuidando

de que el nivel de líquido en la bureta y en el vaso nivelador se mantenga siempre

igual. Es conveniente anotar el nivel de líquido en la bureta cada 2 o 5 minutos

( cuanto más alta sea la temperatura, tanto menor será el tiempo entre las

mediciones).

Después de cesar prácticamente la reacción el vaso de reacción se sumerge

en baño maría hirviendo, donde se mantiene hasta descomposición total del H2O2

(alrededor de 30 min), la reacción se considera completa si el nivel de gas en la

bureta deja de variar. Durante el calentamiento en baño maría, el vaso nivelador se

sostiene en la posición más alta.

Lograda la descomposición completa del H2O2 ,el vaso de reacción se enfría

hasta la temperatura del termostato y se mantiene en este, entre 25 a 30 minutos;

luego se mide el nivel del líquido en la bureta, igualando los niveles del líquido en

ella y en el vaso nivelador.

Partiendo de los datos experimentales se construye los gráficos de las

funciones siguientes:

1.- La diferencia de volúmenes de oxígeno en función del tiempo (a – a1)

v.s t.

2.- La velocidad de la reacción en función del tiempo Vrx vs t., la cual se

determina por la tangente del ángulo de inclinación con respecto al eje del

tiempo de la tangente a la curva (a–a1) vs t.

3.- El logaritmo de la velocidad de la reacción para diferentes intervalos de tiempo en función del logaritmo de la diferencia de los volúmenes de oxígeno desprendido.4.- El logaritmo de la diferencia de los volúmenes de oxígeno en función del

tiempo Log(a-a1) vs. t1

Los dos últimos gráficos se usan para la determinación del orden de

reacción. Luego se calcula la constante de velocidad de la reacción con ayuda del

gráfico log(a-a1) vs t y método de selección de las ecuaciones en que las

concentraciones se cambian por la diferencia de los volúmenes de oxígeno.

Donde a, es el volumen de oxígeno desprendido al descomponerse todo el

H2O2 ( se determina como la diferencia de niveles en la bureta en el momento

tomado por el inicio de la reacción y después de hervido H2O2 hasta la

descomposición total.)

Esquema del dispositivo para el estudio de la velocidad de descomposición del H2O2

por el método gasométrico.

3.- ¿Qué factores afectan la velocidad de reacción ?

En general, la velocidad de la reacción se duplica por cada 10ºC de aumento

de temperatura. El efecto de la temperatura en las reacciones que tiene lugar en

plantas y animales es de importancia especial para los estudiantes de biología.

Por otro lado, ciertas reacciones en plantas y animales parecen disminuir de

velocidad por encima de una temperatura óptima. Estas reacciones, sin embargo,

están probablemente catalizadas por un fermento que se destruye a esa temperatura

superior, por lo que es probable que estas reacciones no sean excepcionales a la

regla general que relaciona la temperatura con la velocidad de reacción.