PRÁCTICA No.3 FISICOQUIMICA AMBIENTAL
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PRÁCTICA #3 CINÉTICA QUÍMICA PRODUCCIÓN DE CO2 A PARTIR DE CARBONATOS 1. INTRODUCCION Velocidad de Reacción El objetivo de la Cinética Química consiste en explorar las leyes que rigen el cambio de la composición de un sistema en el tiempo y su relación con las variables que definen su estado, en particular, con la presión, la temperatura y la composición. La velocidad de reacción de un sistema reactivo: a A + b B + ... → d D + e E + ... formulada en términos de concentraciones molares, se define como: v = − 1 a d[A] dt = − 1 b d[B] dt = ... = 1 d d[D] dt = 1 e d[E] dt ≡ dξe dt donde ξe es el grado de avance de la reacción en términos de la concentración: ξe≡ ξ V En términos de números de moles o de presiones parciales, la expresión es similar, reemplazando las concentraciones por estas propiedades. Velocidad de reacción y temperatura: ecuación de Arrhenius Para las reacciones elementales, la dependencia de la constante de velocidad con la temperatura viene recogida de manera bastante razonable por la Ley de Arrhenius: k = A e− Ea/(R T) donde A es el llamado factor preexponencial y Ea es la energía de activación del proceso. En la formulación original de la ley, tanto A como Ea se toman como constantes independientes de T y características del proceso. 2. OBJETIVOS 2.1 Verificar la cinética de la reacción en función de la temperatura. Efectuar una Reacción Acido-base con desprendimiento de gas. 3. MATERIAL. a) Balanza granataria. b) Vidrios de reloj. c) 4 globos grandes. d) 4 matraces Erlenmeyer de 125 ml. e) Embudo de talle corto. f) Parrilla de calentamiento.
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PRCTICA #3 CINTICA QUMICA
PRODUCCIN DE CO2 A PARTIR DE CARBONATOS
1. INTRODUCCION
Velocidad de Reaccin El objetivo de la Cintica Qumica consiste en explorar las leyes que rigen el cambio de la composicin de un sistema en el tiempo y su relacin con las variables que definen su estado, en particular, con la presin, la temperatura y la composicin. La velocidad de reaccin de un sistema reactivo: a A + b B + ... d D + e E + ... formulada en trminos de concentraciones molares, se define como: v = 1 a d[A] dt = 1 b d[B] dt = ... = 1 d d[D] dt = 1 e d[E] dt de dt donde e es el grado de avance de la reaccin en trminos de la concentracin: e V En trminos de nmeros de moles o de presiones parciales, la expresin es similar, reemplazando las concentraciones por estas propiedades. Velocidad de reaccin y temperatura: ecuacin de Arrhenius Para las reacciones elementales, la dependencia de la constante de velocidad con la temperatura viene recogida de manera bastante razonable por la Ley de Arrhenius: k = A eEa/(R T) donde A es el llamado factor preexponencial y Ea es la energa de activacin del proceso. En la formulacin original de la ley, tanto A como Ea se toman como constantes independientes de T y caractersticas del proceso.
2. OBJETIVOS
2.1 Verificar la cintica de la reaccin en funcin de la temperatura. Efectuar una Reaccin Acido-base con desprendimiento de gas.
3. MATERIAL.
a) Balanza granataria. b) Vidrios de reloj. c) 4 globos grandes. d) 4 matraces Erlenmeyer de 125 ml. e) Embudo de talle corto. f) Parrilla de calentamiento.
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g) Recipiente para bao de hielo. h) Termmetro.
5. REACTIVOS. a) Carbonato de Sodio. Na2CO3 b) Acido Clorhdrico. HCl c) Hielo. H2O
6. PROCEDIMIENTO. Pesar 4 muestras, de 2 g cada una de Na2CO3, y colocarlas en 4 globos grandes distintos, mediante la ayuda del embudo. Colocar 10 ml de HCl 3M en cada uno de 4 matraces Erlenmeyer de 125 ml. (Etiquetar los matraces del 1 al 4). Enfriar al matraz 1 a 0 C, y al 2 a 15 C en el bao de hielo; llevar el 3 a 30 C y calentar el 4 a 60 C en la parrilla usando bao mara. Cuando todos los matraces estn a la temperatura especificada, colocar los globos (conteniendo la sal) en la boca de cada matraz y, a un mismo instante, vaciar el contenido de los mismos a los matraces. Observar y anotar conclusiones. REACCIONES.
2 H+ (aq) + CO3(aq) CO2 (g) + H2O (l) COMENTARIOS Y SUGERENCIAS. 1. Se sugiere precisin en cuanto a temperaturas y cantidades especificadas para el experimento, pues la cintica vara con estos factores. 2. De la misma forma, sera interesante realizar un experimento, variando las concentraciones de HCl utilizado (3 M, 4 M, 5M, etc.) a la misma temperatura y ver los efectos cualitativos y cuantitativos de la concentracin en las velocidades de reaccin. 3. Asegurarse de que los globos estn perfectamente atados a los matraces; adems de que sean lo suficientemente grandes para soportar la presin y la cantidad del gas liberado.
7. ACTIVIDADES Y PREGUNTAS.
7.1 Que grfica representa la dependencia de la constante de velocidad con respecto a la temperatura, explicar dicha grfica?
7.2 Que ocurre con la velocidad de reaccin al variar la concentracin y la temperatura?
7.3 Cual es el valor de la energa de activacin para una reaccin si la constante de velocidad se duplica cuando la temperatura aumenta de 15 a 25 C? Sabemos que k2 (298 K) = 2 x k1 (288 K).
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7.4 Cmo podra disearse un estudio cuantitativo de este experimento mediante el uso de la Ecuacin de Arrhenius en cintica qumica?
7.5 De forma grfica analizar lo ocurrido al variar la temperatura y la concentracin durante la prctica, explicar lo observado en el experimento. Comprobar si se cumple o no lo expresado en la ecuacin de Arrhenius.
10. RECUPERACIN, DESACTIVACIN Y/O ALMACENAMIENTO TEMPORAL DE LOS RESIDUOS QUMICOS 10.1 ALMACENAMIENTO TEMPORAL Los residuos generados durante la practica deben almacenarse en el recipiente para cidos y bases. 11. BIBLIOGRAFA 11.1 GLASTONE,S. Tratado de qumica fsica. Editorial Aguilar S.A 11.2 LEVINE,I. Fisicoqumica, Volumen 1, Quinta Edicin, McGraw-Hill/Interamericana de Espaa, S.A.U., Madrid, 2004. 11.3 ATKINS,P.W. Fisicoqumica, Tercera Edicin, Addison Wesley. Iberoamericana, Wilmington, Delaware, E.U.A. 1991 12. AUTORES. Paola Arango Romero Departamento de Ingeniera Ambiental Universidad Autnoma del Cauca
