Laboratorio de cinética química
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El documento presenta los resultados de un experimento sobre los factores que afectan la velocidad de reacción. Se analizó el efecto de la temperatura, la concentración y el tamaño de partícula sobre la velocidad de reacción de una pastilla de Alka-Seltzer en agua, vinagre y con partículas enteras y pulverizadas. Los estudiantes notan posibles errores en la medición del tiempo y en las condiciones experimentales que podrían explicar los resultados inesperados.
Laboratorio de cinética química
- 1. Cuestionario 1. Prepare un cuadro en el cual anotará todos los resultadosobtenidosenla práctica. A. Efecto de la Temperatura Temperatura (°C) Tiempo (s) Agua fría (10 °C) 780 s Agua caliente (80 °C) 203 s Velocidad de reacción= M de sustancia tiempo (s) MM de NaHCO3 = 22.99 + 1.008 + 3 (15.999) + 12.00 = 83.999 g/mol de NaHCO3 𝐌 𝐍𝐚𝐇𝐂𝐎𝟑= 𝟏. 𝟗𝟕𝟔 𝒈 𝐝𝐞 𝐍𝐚𝐇𝐂𝐎𝟑 𝟓 𝐦𝐥 𝑿 𝟏 𝐦𝐨𝐥 𝐝𝐞 𝐍𝐚𝐇𝐂𝐎 𝟖𝟑. 𝟗𝟗𝟗 𝐠 𝐝𝐞 𝐍𝐚𝐇𝐂𝐎𝟑 𝐗 𝟏𝟎𝟎𝟎 𝒎𝒍 𝟏 𝒍 = 𝟒. 𝟕𝟎𝟓 𝐌 𝐝𝐞 𝐍𝐚𝐇𝐂𝐎𝟑 𝐕𝐞𝐥𝐨𝐜𝐢𝐝𝐚𝐝 𝐝𝐞 𝐫𝐞𝐚𝐜𝐜𝐢ó𝐧 𝐝𝐞𝐥 𝐚𝐠𝐮𝐚 𝐟𝐫í𝐚 = 𝟒.𝟕𝟎𝟓 𝐌 𝐝𝐞 𝐍𝐚𝐇𝐂𝐎 𝟑 𝟕𝟖𝟎 𝐬 = 𝟔. 𝟎𝟑𝟐𝒙𝟏𝟎 -3 M/s 𝐕𝐞𝐥𝐨𝐜𝐢𝐝𝐚𝐝 𝐝𝐞 𝐫𝐞𝐚𝐜𝐜𝐢ó𝐧 𝐝𝐞𝐥 𝐚𝐠𝐮𝐚 𝐜𝐚𝐥𝐢𝐞𝐧𝐭𝐞 = 𝟒.𝟕𝟎𝟓 𝐌 𝐝𝐞 𝐍𝐚𝐇𝐂𝐎𝟑 𝟐𝟎𝟑 𝐬 = 𝟎. 𝟎𝟐𝟑M/s B. Efecto de la Concentración de uno de losReactivos Concentración de Reactivos Tiempo (s) 5 ml de Vinagre al 4% 760 s 5 ml de Agua 725 s 𝐕𝐞𝐥𝐨𝐜𝐢𝐝𝐚𝐝 𝐝𝐞 𝐫𝐞𝐚𝐜𝐜𝐢ó𝐧 𝐝𝐞𝐥 𝐯𝐢𝐧𝐚𝐠𝐫𝐞 = 𝟒.𝟕𝟎𝟓 𝐌 𝐝𝐞 𝐍𝐚𝐇𝐂𝐎 𝟑 𝟕𝟔𝟎 𝐬 = 𝟔. 𝟏𝟗𝟏𝒙𝟏𝟎-3 M/s 𝐕𝐞𝐥𝐨𝐜𝐢𝐝𝐚𝐝 𝐝𝐞 𝐫𝐞𝐚𝐜𝐜𝐢ó𝐧 𝐝𝐞𝐥 𝐚𝐠𝐮𝐚 = 𝟒.𝟕𝟎𝟓 𝐌 𝐝𝐞 𝐍𝐚𝐇𝐂𝐎𝟑 𝟕𝟐𝟓 𝐬 = 𝟔. 𝟒𝟗𝟎𝒙𝟏𝟎-3 M/s
- 2. C. Efecto del Tamaño de la Partícula Tamaño de partícula Tiempo (s) Pastilla entera (1.976 g) 550 s Pastilla pulverizada (1.976 g) 135 s 𝐕𝐞𝐥𝐨𝐜𝐢𝐝𝐚𝐝 𝐝𝐞 𝐫𝐞𝐚𝐜𝐜𝐢ó𝐧 𝐝𝐞 𝐥𝐚 𝐩𝐚𝐬𝐭𝐢𝐥𝐥𝐚 𝐞𝐧𝐭𝐞𝐫𝐚 = 𝟒.𝟕𝟎𝟓 𝐌 𝐝𝐞 𝐍𝐚𝐇𝐂𝐎𝟑 𝟓𝟓𝟎 𝐬 = 𝟖. 𝟓𝟓𝟓𝒙𝟏𝟎-3 M/s 𝐕𝐞𝐥𝐨𝐜𝐢𝐝𝐚𝐝 𝐝𝐞 𝐫𝐞𝐚𝐜𝐜𝐢ó𝐧 𝐝𝐞 𝐥𝐚 𝐩𝐚𝐬𝐭𝐢𝐥𝐥𝐚 𝐩𝐮𝐥𝐯𝐞𝐫𝐢𝐳𝐚𝐝𝐚 = 𝟒. 𝟕𝟎𝟓 𝐌 𝐝𝐞 𝐍𝐚𝐇𝐂𝐎𝟑 𝟏𝟑𝟓 𝐬 = 𝟑𝟒. 𝟖𝟓𝟐𝒙𝟏𝟎-3 M/s 2. En la parte experimental A,¿cuál de las 2 reaccionesse llevóa cabo más rápido y por qué? La reacciónde la pastillaaagua caliente (80°C) se llevóacabo muchomás rápidoque lade agua fría (10°C), ya que el calor esun catalizadorde reacción y por lotanto acelerael movimientode las partículas yla disoluciónde lapastilla. 2.1 Razones por las cuales creemosque ocurrieron errores: Creouna de las razonesporla obtuvimosresultadoserróneos,esporque tal vezal momento de succionarlos 5 ml de agua caliente (lacual debíatenerunatemperaturade 80°C) pudono habertenidoexactamenteesatemperatura,igualmenteque al succionarlos5 ml de agua fría (lacual debíateneruna temperaturade 10 ml).Otra situaciónque ocurriófue que al momentode succionarlos5 ml de agua fría, no se succionaronexactamente los5ml por lo cual se regresóa completarlos5 ml,perono se revisóque latemperaturafueralacorrectay además,enese tiempoque se perdióhaciendoel procedimiento2vecespudotambiénhaber cambiadola temperatura,locual afectólosresultados. -BeatrizCedeño En nuestroexperimentoA,lapastillaenaguacaliente tardómuchomásde loque debería,al igual que lapastillaenagua fría. Estono sabemosexactamente porqué fue,peropuedeser por ejemploque el sobre de lapastillahayaestadoabiertoporalgúnladosinque supiéramos y éstahaberreaccionadocon químicosdel ambiente.Tambiénpudoserque lapastillanoera exactamente igual alade losdemáscompañeros,independientemente que el sobredigaque era lamisma.Quizásenel del agua caliente,el aguase pudohaberenfriadounpocoantesde hacer el experimentoyal habermenortemperatura,ladisoluciónesmáslenta;peroestono explicaesadiferenciade tiempotanabismal sabiendoque conaguacaliente 60° debería diluirse enmenosde 1minuto,ya nosotrosnos tardómás de 3 minutos.El del agua fría
- 3. aunque teníaque tardar mucho más que el de la caliente,tardómásinclusode lonormal.Aquí esaún más extrañoyaque si fueraculpade que tardamosmuchoy el agua fría se calentó, estodebierahaberocasionadoque lareacciónfueramásrápiday no más lenta.¿Podríahaber la posibilidadque losvasosnoestuvieranbienlavadosyhubierasobrasde algúnquímico,por ejemplounabase,que hayanhechoque se redujeralavelocidadde reacción?Seríauna opciónenmi caso máslógicasi así fuera,perome echa para atrás recordar que losvasos fueronlavados. Posiblemente,laspastillasestabanexpiradas. Enfin,noestamos segurosde qué ocurrióy no creo que tengamosformade comprobarlohabiendotantasvariantes posibles. –GonzaloPérez A mayortemperaturalasmoléculas de lascualesestácompuestacomienzanamoverse másy conforme se lesproporcionacaloreste funcionacomoaceleradorde lareacciónyal perder calor lareacciónse torna máslenta. -Stephanye Villarreal 3. Explique ¿cuál de las 2 reaccionesse llevóa cabo más rápido enla parte B y por qué? En la parte B lareacciónentre el AlkaSeltzeryel agua se llevóacabo más rápido,locual está erróneo,yaque locorrecto habría sidoque la reacciónentre el AlkaSeltzeryel vinagre ocurrieramás rápido. Debíahabersidoel vinagre,porque este contiene uncomponente orgánicoque se llamaácidoacético,el cual cuandose mezclacon el AlkaSeltzer,produce una reacciónácido-base endonde el ácidoacéticocede unprotóno H+ que al combinarse conel bicarbonatoda lugara NaC2H3O2 + CO2 3.1 Razones por las cualescreemos que ocurrieron errores: Realmente nocomprendo porque enesteexperimentonose pudocomprobarde forma correcta la teoríade losfactoresque afectana la velocidadde reacción,yaque personalmente creo que eneste eradel que mejoresresultadosdebíamosobtener.A pesarde que eneste experimentofue el únicodonde obtuvimostiemposcercanosel del vinagre debíatenerel menortiempode reacciónsindudaalguna.Solopodría atribuircomoposibleserroresla mediciónerróneadel tiempooel usode pastillasexpiradas. -BeatrizCedeño Puede serque lapastilladel experimentodel aguaestuvieraunpocomás suave que ladel vinagre yasí teníamenosresistenciayse diluíamásrápido.Esto obviamentenoexplicapor qué ambosexperimentostardarontantoyenel caso del agua no tiene tantosentidoque tardara más de lo que deberíasi la pastillaestabamenossólida.Quizáshabíaunabase que quedóinclusohabiendolavadoel vasoyhaciendo que el procesofueramáslentode lo normal.Perodeberíahabersuficientebase comoparacausar tal diferenciade tiemposque aún parece más raro. Pensamostambiénque pudohabersidolaconcentraciónde vinagre, peromuchosgrupos usaronel mismovinagre que nosotros.Quizásalguienenalgúnmomento
- 4. de distracciónnuestrahabrálevantadoladel agua y lahabrá agitadohaciendoque lareacción se agilizaracon respectoala del vinagre.Perode nuevo,estonoexplicacomoambos experimentostardaronmásde loque deberían.Loque me parece más lógicopensaresque ambas pastillaspresentaranunadiferenciaconrelaciónalas pastillasnormales,algocomo una aberturaenel paquetitoouna composiciónnotanconcentradacomo decía enél,y que agregandoa este cambio,lapastilladel aguaestuvieraenunestadomenossólidohaciendo que éstapudieratardar menosendiluirse. –GonzaloPérez Puede que laconcentraciónde lasoluciónutilizadafuncione comounintermediarioenla reaccióndonde estosaumentanyluegodisminuyenconel cursode la reacción. -Stephanye Villarreal 4. Explique ¿cuál de las 2 reaccionesse llevóa cabo más rápido en la parte C y por qué? La reacciónde la pastillapulverizadaenaguase disolviómásrápido,yaque al estar enpolvo la superficie de contacto (del agua con el polvo) fue mayor y por lo tanto la velocidad de reacción aumentó. En cambio, en el caso de la pastilla entera, una parte de su masa total está encontacto con el agua razón por lacual para ser solubilizadatotalmente,primeroel aguatiene que solubilizar laspartes con lasque tiene contacto (laspartesexternasde lapastilla),paraluegopoderdisolver el restode la pastilla, encambiolaotra pastillaal estarpulverizadase disolvióde inmediatoporel contacto mayorque tuvo con el agua. 4.1 Razones por las cualescreemos que ocurrieron errores: A pesarde que se pudocomprobarexperimentalmente de formacorrecta lateoría de los factoresque afectana la velocidadde reacción,nuestrostiemposde reacciónfueronmucho más grandesde loque realmente debieronser,posiblemente porque tal vezonose midióde formacorrecta el tiempooporque el agua no se agregóde formasincronizadaala vez. -BeatrizCedeño Aunque posiblementehayasidonuestroexperimentomáseficiente,de nuevosustiempos estuvieronunpocoporencimadel promedio.Lapastillapulverizadareaccionórápidoconel agua al habermás contactocon sus partículaspero de nuevopresentamosproblemasconla pastillacompleta.Yaque este experimentoestotalmenteigual al del aguaconla pastilla completaque se usópara comparar con el vinagre,se puede decirque lasrazonesde su menorvelocidadde lanormal sonlasmismasque hemosteorizadoenel anterior.Loque se puede resaltaresel hechode que ambaspastillasenterasenaguahayantardado máso menoslomismoque lapastilla enteraperoenaguafría 10°C, es otra razónmás como para darnoscuenta que algono estabafuncionandobien. –GonzaloPérez
- 5. Pruebamás estable que lasdosanteriores,debidoaque laspartículas pulverizadasson capaces de interactuarmáscon el disolvente. -Stephanye Villarreal 5. Conclusiones En este experimentopudimoscomprobarque al elevarlatemperaturade unareacción,se produce un aumentoenlavelocidadde lamisma,debidoal incrementode laenergíacinética de las moléculasyporende el tiempoesmenor.Además,debíamoscomprobarque al aumentarla concentraciónde unode losreactivos,estodeberíahaberaumentadola velocidadde reacciónydisminuirel tiempode lamisma;pero,porlosposibleserroresya presentadosanteriormente,nopudimosllevarloacabo exitosamente,porlocual nuestro experimentoBse considerófallido.De unaformamuyinteresantepudimosobservarque la reacciónde la pastillapulverizadaocurrióde formamuyrápida graciasal aumentode la superficie de contactoentre estayel agua,lo cual me llamómucholaatención,yaque el tiempode reacciónfue muchísimomenoryprodujounrápidoe instantáneoburbujeoque el de la pastillaentera.Cabe destacarque apesarde que hayamospodidocomprobar experimentalmentede formacorrectala teoría de losfactoresque afectana la velocidadde reacciónenla parte a y laparte c, nuestrostiemposde reacciónfueronmuchomásgrandesde loque realmente debieronser. –Beatriz Cedeño Demostramosexperimentalmente que latemperaturacuandoesmásalta aceleramásla reaccióny cuandoes más bajala relentiza;Que el vinagre al serunácidomás fuerte que el agua reaccionamás rápidocon labase que esla pastillade alkaseltzer;yque lapastilla machacada se disuelve antesque lapastillacompletayaque al no estar solidificadacrea menosresistenciaal solventeporlosespaciosintermoleculares.Lapastillade alkaseltzerestá hechapara reaccionar mejorconácidosmás fuertesyel hechode que esténa mayor temperaturaaumentasuvelocidadde reacción.Nosdimoscuentaque encadaexperimento puedenhaberciertacantidadde margende error y que si el error esmuy grande el experimentose considerafallido.Al fallarel experimentose debe volveraefectuaryvolvera sacar conclusionespararesolverel problema. –GonzaloPérez Las velocidadesquímicasde lasreaccionesconstituyenel campode estudiode lacinética química.Por experimentaciónse encuentraque lavelocidadde unareaccióndepende de la temperatura,presiónylasconcentracionesde lasespeciesimplicadas.Estapuede ser afectadapor la presenciade uncatalizadorque puede cambiarlavelocidadal igual que actoresexternoscomolapresiónyla temperatura. - Stephanye Villarreal