LABORATORIO No 2.
DETERMINACION EXPERIMENTAL DEL ORDEN PARCIAL DE
UNA REACCION DE DESCOMPOSICION.
OBJETIVO:
En
esta actividad se va a determinar experimentalmente el orden parcial de una
reacción de descomposición del Na2S2O3 + H2SO4 -------------------------SO2 + S (s) + Na2SO4 + H2O.
TEORÍA.
La mezcla de reactivos, que inicialmente es incolora y
transparente, presenta una turbidez creciente a medida que aumenta la cantidad
de azufre en estado sólido formado, de tal forma que la disolución termina
siendo opaca al paso de la luz. en este sentido, la reacción actúa como un
reloj: la turbidez es proporcional al tiempo transcurrido.
Por lo tanto, podemos utilizar esta particularidad de la
reacción para controlar su evolución, y así poder determinar la velocidad de la
reacción de descomposición, según los siguientes pasos:
·
Primero estableceremos la ecuación de velocidad
que, teniendo en cuenta cuales son los reactivos será:
V= K [Na2S2O3 ]a [H2SO4]β
Donde los exponentes α y β son los órdenes parciales de
reacción, que debemos determinar experimentalmente.
·
Para hacer más sencilla la determinación
experimental de la velocidad, mantendremos la concentración de uno de los
reactivos con un valor constante, de forma que solo necesitemos variar una de
las concentraciones para establecer la velocidad.
En nuestro caso, fijaremos la concentración de ácido
sulfúrico y estudiaremos la influencia en la velocidad de reacción de la
concentración de tiosulfato de sodio.
·
Si se parte siempre de la misma concentración de
ácido sulfúrico, la velocidad inicial será:
VO = K [Na2S2O3
]ao
Donde la concentración inicial de tiosulfato de sodio será
un dato en cada experiencia, y donde la concentración de ácido sulfúrico se ha
incluido en la constante:
K= K[Na2S2O3]αo
·
Para determinar la velocidad inicial
utilizaremos una aproximación lineal, es decir, supondremos que, si t es el
tiempo necesario para la aparición de un cierto grado de turbidez, la velocidad
inicial será proporcional al 1/t (a menor tiempo de aparición, mayor velocidad)
y por lo tanto:
1/t = c [Na2S2O3]αo
·
Si, al representar 1/t frente a la concentración
inicial de tiosulfato de sodio, se obtiene una línea recta, que razonablemente
pase por el origen, estaremos en lo cierto al suponer que la velocidad es
proporcional a la concentración inicial de tiosulfato de sodio. En este caso,
la cinética será de primer orden respecto a este reactivo.
Por el contrario, si la recta es prácticamente paralela al
eje de concentraciones, quedará demostrado que la concentración de tiosulfato
de sodio, no influye en la reacción, por lo que la cinética será de orden cero
respecto a dicho reactivo.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:
1.¿ Redacte el planteamiento del problema?
HIPOTESIS:
¿Construya la hipotesis.?
5. MATERIALES Y REACTIVOS.
*caja de Petri.
* Retro proyector.
*buretas.
* Disolución 0,2 M de
tiosulfato de sodio.
* Disolución 0,5 M de
ácido sulfúrico.
*
Agua.
6. PROCEDIMIENTO.
1.
Traza una cruz con un rotulador rojo sobre
una placa de vidrio. coloca la lámina en el retroproyector, y encima una caja
de Petri centrada sobre la cruz. En la caja de Petri se mezclarán los reactivos
y nos permitirá controlar en qué momento se tapa la señal realizada sobre el
vidrio. El objetivo de la placa de vidrio es proteger el retroproyector frente
a posibles vertidos accidentales.
interior de la caja de Petri
2. Monta 3 buretas en sus respectivos soportes y
cárguelas con las disoluciones 0,2M de tiosulfato de sodio, 0,5M de ácido
sulfúrico y agua destilada, respectivamente. Las cantidades necesarias de cada
reactivo se vierten desde la bureta a unos tubos de ensayo y el contenido de
dichos tubos se vierte a la vez, en el interior de la caja de Petri
3. En
la prime experiencia, mezcla en la caja de Petri 10 ml de tiosulfato de sodio
0,2M y 10 ml de ácido sulfúrico 0,5M y pon marcha, a la vez, en cronometro,
anotando el tiempo transcurrido hasta que la turbidez oculte la imagen de la cruz en la pantalla.
Repita
el experimento manteniendo siempre 10 ml de ácido sulfúrico 0,5M variando la
concentración de tiosulfato y añadiendo el agua necesaria para que el volumen
total se mantenga en 20 ml. Todos los
resultados que vayas obteniendo, así los volúmenes utilizados y las
concentraciones de cada uno de los reactivos, se irán apuntando en una tabla.
7. RECOLECCIÓN DE DATOS.
La recolección de los datos se realizará con una tabla donde
se harán predicciones sobre lo que ocurre en cada etapa de la experiencia, se
registran las observaciones y por medio de la teoría se explica lo observado.
7.1. OBTENCIÓN Y
PROCESAMIENTO DE DATOS. Completar la siguiente tabla de datos
Tabla No 1. Reactivos y Tiempos de Reacción. Vs
velocidad de reacción.
No
|
REACTIVOS
|
H2O
|
Na2S2O3 |
H2SO4
|
Tiempo
|
Velocidad.
(1/t)
|
|
H2SO4
|
Na2S2O3
|
||||||
1
|
10
ml
|
10
ml
|
0
ml
|
0,2
M
|
0,5 M
|
||
2
|
10 ml
|
8 ml
|
2 ml
|
0.8 M
|
0,5 M
|
||
3
|
10
ml
|
6
ml
|
4
ml
|
0.3
M
|
0,5 M
|
||
4
|
10 ml
|
4 ml
|
6 ml
|
0.13 M
|
0,5 M
|
||
5
|
10
ml
|
2
ml
|
8
ml
|
0.05
M
|
0,5 M
|
||
5´
|
10 ml
|
2 ml
|
8 ml
|
0.05 M
|
0,5 M
|
||
7.2. Graficar tiempo Vs velocidad de reaccion.
8. CONCLUSIONES.
A. Explique sus
conclusiones utilizando conocimiento de la cinética química. ¿Cuál fue el orden
de la reacción con respecto al tiosulfato de sodio?
B. Teniendo en
cuenta los posibles errores experimentales.
C. Evalué el
procedimiento utilizado tenga en cuenta la precisión y la exactitud de las
mediciones.
D. Haga
sugerencias para reducir los efectos de la incertidumbre aleatoria y eliminar
los errores sistemáticos.
9. BIBLIOGRAFÍA:
1. Química, la ciencia central de Brown & Le May & Bursten, 1993 Prentice Hall
Iberoamericana.
2. Química de Chang, 1992 Mc
Graw-Hill.
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