Velocidad de reacción, ácido oxálico con permanganato de potasio

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Velocidad= , a partir de la ley de velocidad se sabe que: velocidad=k[A], para obtener las unidades de k, para esta ley de velocidad, se escribe: k= =[pic 12][pic 13][pic 14]

Al combinar las dos primeras ecuaciones para la velocidad se obtiene . Mediante cálculos, partiendo de la ecuación anterior es posible demostrar que: , donde Ln es el logaritmo natural, y [A y [A] son las concentraciones de A a los tiempos t=0 y t=t, respectivamente. Debe aclararse que t=0 no corresponde forzosamente con el inicio del experimento; puede seleccionarse cualquier tiempo para empezar a medir el cambio de la concentración de A.[pic 15][pic 16][pic 17]

La ecuación se reordena como sigue:[pic 18]

La ecuación anterior tiene una forma muy peculiar. [pic 19]

Este análisis grafico permite

Calcular la constante de velocidad.

A medida que procede una reacción, otra medición de la velocidad de reacción, que se relaciona con la concentración y el tiempo es la vida media, t, que es el tiempo requerido para que la concentración de uno de los reactivos disminuya a la mitad de su concentración inicial. Se puede obtener una expresión de t, para una reacción de primer orden, de la siguiente manera, a partir de la ecuación:[pic 20][pic 21]

[pic 22]

Por la definición de vida media, cuando t= t, [A]=[A[pic 23][pic 24]

o =[pic 25][pic 26][pic 27]

La ecuación indica que la vida media de una reacción de primer orden es independiente de la concentración inicial del reactivo. La medición de la vida media de una reacción es una forma de determinar la constante de velocidad de una reacción de primer orden. La utilidad de la vida media, es que proporciona una aproximación de la magnitud de la constante de velocidad: cuanto menor es la vida media mayor será k.

Reacciones de segundo orden. Una reacción de segundo orden es una reacción cuya velocidad depende de la concentración de uno de los reactivos, elevada a la segunda potencia, o de la concentración de dos reactivos diferentes, cada uno elevado a la primera potencia.

La ecuación que comprende este fenómeno se determina por:

[pic 28]

Para determinar la ecuación de vida media de la reacción se ve representada por la ecuación siguiente:

[pic 29]

Se observa que la vida media de una reacción de segundo orden es inversamente proporcional a la concentración inicial del reactivo. Realizar mediciones de la vida media a diferentes concentraciones iniciales es una forma de distinguir entre una reacción de primer orden de una de segundo orden.

Teoría de las colisiones.

La teoría molecular de los gases establece que las moléculas de los gases chocan frecuentemente unas con otras. Por lo tanto las reacciones químicas suceden como resultado de las colisiones entre moléculas de los reactivos. En términos de la teoría de las colisiones de la cinética química dice que la velocidad de una reacción es directamente proporcional al número de colisiones moleculares por segundo o a la frecuencia de las colisiones moleculares.

Según la teoría de las colisiones siempre hay una reacción cuando chocan las moléculas de los reactivos, sin embargo, no todas las colisiones llegan a la reacción. Las reacciones se ven favorecidas por el aumento de la temperatura porque la temperatura aumenta la energía de activación, haciendo que las moléculas choquen con mayor regularidad logrando que se produzca la reacción con mayor velocidad.

Desarrollo experimental

Materiales:

Vidrio. Una pipeta volumétrica de 2ml, pipeta graduada de 10ml, pipeta graduada de 2ml 1/100, 10 tubos de ensayo, 3 vasos de precipitado de 10ml, embudo de tallo largo con estrías, matraz aforado de 100ml, vidrio de reloj.

Metal: gradilla para tubos de ensayo, soporte universal, anillo metálico con nuez, espátula pequeña.

Plástico: propipeta de 3 vías

Otro: papel filtro de poro cerrado

Instrumentos. Balanza analítica, cronometro

Reactivos: Acido oxálico extraído de las espinacas, ácido sulfúrico, permanganato de potasio

Cálculos químicos iniciales

Preparación de 100ml de una solución 0.005M de KMnO4

0.1L KMnO4 ([pic 30]

5[pic 31]

0.0076mol 0.0005mol 4.5xmol 0.0025mol 0.0005mol 0.00025mol 0.002mol[pic 32]

0.685g 0.07901g 4.4x10-4g 0.11002g 0.0755g 0.04356g 0.036g

[H2SO4] = 0.5ml

([pic 33]

M= #moles=0.0089(0.0005L)=4.5xmol[pic 34][pic 35]

100g de espinaca cruda = 1145mg de ácido oxálico

100g de espinaca hervida= 460g de ácido oxálico

Residuo en agua hervida = 685mg→0.685g de ácido oxálico

Masa molar= g/mol → mol=g/masa molar

Mol=[pic 36]

0.0076mol H2C2O4( → Reactivo en exceso[pic 37]

0.0005mol KMnO4( → Reactivo limitante[pic 38]

0.0005 mol KMnO4([pic 39]

0.0005mol KMnO4([pic 40]

Bibliografía

CHANG, Química, Mc Graw Hill, Colombia, (2002), pp. 509-560

Atkins, Química Física, Ediciones Omega, Reino Unido, (1998), pp. 765-790

BROWN, Química la ciencia