Física y Química 4ºESO SG

"Velocidad de las Reacciones Químicas"

Hola gente esta vez les traigo la primera práctica de física y química de este año (4º ESO) a su vez esta entrada es la tercera practica del blog

Introducción:

Título:"Velocidad de las Reacciones Químicas"

Autor: Sergio García Gómez

Materia: Física y Química

Profesor: Daniel Pascual

Objetivos:

-Ser conscientes de la importancia de la velocidad con la que se produce una reacción química

-Conocer las destrezas adecuadas para preparar diferentes disoluciones

-Analizar la influencia de factores como la concentración, la temperatura y la naturaleza de los reactivos

-Analizar la importancia de los catalizadores como modificadores de velocidad de reacción en las reacciones quimicas

Materiales

-Balanza digital:

-Vaso de precipitados, probeta graduada y matraz de Erlenmeyer

-Tubos de ensayo con soporte

-Mechero Bunsen

-Pinzas y cuchara

-Jeringuilla con medidas:

Reactivos

-Oxalato sódico (Na2C2O4)

-Cloruro de Magnesio (II) (MnCl2)

-Permanganato potásico (KMnO4)

-Sulfato ferroso (FeSO4)

Resumen teórico

-Esta práctica esta basada en nuestro tema 6: energia y velocidad en las reacciones químicas, en esta practica se presentan todos los fundamentos dados.

1)Teoría de la colisión de Lewis

Mediante la cual Lewis afirma que para que se produzca una reacción química tiene que haber una colisión de las moléculas. Este choque debe generar la suficiente energía para que llegue a producirse la reacción.

La velocidad de la reacción viene determinada por algunos factores externos

2) Velocidad de reacción:

Esta es influida por los siguientes aspectos:

-Naturaleza de las sustancias reactivas:dependiendo de los reactivos que intervengan en la reacción la velocidad sera mayor o menor

-Temperatura: según la teoría cinético molecular, al aumentar la temperatura aumenta la velocidad con la que se mueven los átomos, por lo cual se producirán más colisiones y energía. Por lo tanto la velocidad de reacción aumenta con la temperatura

-Concentración: al aumentar la concentración aumenta la velocidad de reacción

-Superficie de contacto: el estado de los reactivos también influye en la velocidad( sólido, líquido y gaseoso)

-Catalizadores:son sustancias que se añaden a la reacción para aumentar la velocidad de la misma pero no se consumen en el proceso

Justificación teórica:

En la unidad 1 de clase "el método de la ciencia" se presenta la metodología de trabajo experimental en el laboratorio

-Los aspectos importantes en el proceso experimental son los siguientes:

Laboratorio:Introducción (enlace)

Laboratorio: Normas Básicas de uso (enlace)

Laboratorio: Formato de entrega de la práctica (enlace)

Laboratorio: instrumentación

Proceso:

1-En este primer paso vamos a diluir los reactivos con las siguientes medidas:

1.1-Con el permanganato potásico realizaremos una decoloración con el H2O, con las siguientes medidas: echaremos unos 3 "granos" del dicho permanganato con 80 ml de agua aproximadamente (cuanto más permanganato se eche el color quedara más oscuro, se puede apreciar en el centro del vaso de precipitados un punto negro que es el sobrante del diluido, eso poco no se ha diluido)

Debería quedar algo así:

1.2-El oxalato ferroso lo diluiremos con 20 ml de agua y debería quedar algo así, un líquido semitransparente:

1.3- El oxalato de sodio lo juntaremos con 80 ml de agua y al igual que el otro debe quedar semitransparente:

2-En el segundo paso llenaremos por la mitad dos tubos de precipitados con el permanganato potásico (el líquido rosa)

3-En el tercer paso echaremos los dos reactivos diluidos que no hemos usado todavía, cada reactivo en un tubo de ensayo diferente

La unión del permanganato potásico+oxalato sódico

La unión de permanganato potásico+sulfato ferroso quedara una especie de líquido semi-transparente algo amarillento.

Los dos reactivos nos queda así (puestos en el soporte), el de la derecha es el permanganato con el sulfuro y el de la izquierda el permanganato con el oxalato

4- Para acelerar la reacción química del permanganato potásico y el oxalato sódico usamos su catalizador que en este caso es el cloruro de manganeso (II). Para diluir el cloruro de manganeso(II) con agua (40ml) Veámoslo:

Análisis de resultados y conclusión:

1)Completa la siguiente tabla de resultados del experimento

2) Realiza un completo análisis de los resultados comparando los tiempos obtenidos en cada uno de los casos

a) ¿Qué factor ha sido, apoyándote en los resultados experimentales, más influyentes?
El factor más importante ha sido el catalizador, como se puede apreciar en el vídeo, este catalizador es inmediato para esta reacción

b) ¿Consideras que si usasen todo los factores de manera conjunta (mayor concentración, mayor temperatura y presencia de un catalizador adecuado) se produciría un resultado mejor usando uno solo de los factores?
Yo creo que con usar un factor el resultado sera el mismo que si usas todos los factores que quieres, ya que tal vez en conjunto no tienen tanta rapidez que usándolos por separado, pero en cambio si hay una concentración adecuada en la reacción y se añade el catalizador adecuado y además se aumenta la temperatura se producirán más colisiones moleculares y, por tanto, más posibilidades que se produzca la reacción química por lo que se aumentará la velocidad de reacción.

3) En estas prácticas hemos trabajado con el importante concepto de catalizador de reacciones químicas. Define esta sustancia y cita, al menos, 2 ejemplos de usos de catalizadores en el mundo actual

Un catalizador se define como una sustancia capaz de hacer que un sistema químico alcance más rápidamente su estado de equilibrio, sin alterar las propiedades de dicho equilibrio ni consumirse durante el proceso.
Los catalizadores tienen que tener las siguientes características:
-No debe ser ni reactivo ni producto, es decir no aparecer en la ecuación de la reacción química
-Deben ser eficaces por muy mínima que sea la cantidad
-Se debe recuperar al final del proceso es decir que se podría reutilizar
-No altera la temperatura de la reacción
-Un proceso espontaneo no sera favorecido por la reacción
-Debe ser un general especifico para cada reacción
Ejemplos:
El permanganato potásico se emplea como catalizador de la reacción química que transforma los alquenos en dioles
-El dióxido de magnesio este es un compuesto es un catalizador frecuente para acelerar la descomposición del agua oxigenada

4) En todas las reacciones que analizamos estamos mezclando 10 ml de permenganato con 5 ml de oxalato ¿A qué es debido este hecho?

La reacción química se produce con 10 ml de permanganato y 5 ml de oxalato ya que esto viene unido al ajuste de la ecuación de la masa de Lavoisier. Ademas podemos decir que en estas reacciones que al tener un 2 el permanganato y un 1 el oxalato debemos añadir el doble de volumen del primero que del segundo

5) Calcula el número de moles de cada una de las disoluciones presentes en la práctica teniendo en cuenta que el laboratorio se encontraba a la presión atmosférica de 1 atm y a la temperatura de 20ºC

a) Permanganato pótasico + Oxalato sódico -> Permanganato sódico + Oxalato pótasico

2KMnO4 + Na2C2O4 -> 2NaMnO4 + K2C2O4

PV=nRT => 1x5=n+ 0,082x273+0,020
n=5/24,026=0,208 moles de oxalato sódico
Como tenemos 1 mol de oxalato sódico en la reacción pero realmente tenemos 0,208 moles de oxalato vamos a realizar estequiometría para averiguar lo que tenemos de permanganato potásico

1 mol de oxalato sódico ------------> 2 moles de permanganato potásico
0,208 moles de oxalato sódico----> X moles de permanganato potásico

X=0,208 x 2 = 0,416 moles de permanganato potásico

Teníamos 0,208 moles de oxalato sódico , tendremos 0,416 moles de permanganato potásico

b) Permanganato potásico + Sulfato ferroso -> Permanganato ferroso + Sulfato potásico
2KMnO4 + FeSO4 -> Fe(MnO4)2 + K2SO4

Al igual que en la reacción anterior tenemos las mismas medidas tanto de volumen, atmósferas (presión) y kelvins (temperatura). Por lo tanto el numero de moles será el mismo, es decir 0,416 moles de permanganato potásico y 0,208 moles de sulfato ferrosos

6)Completa la siguiente tabla con propiedades sobre los reactivos implicados

Conclusiones:

Esta práctica es muy bonita ya que se aprende mucho sobre varios temas que son desconocidos para mí como por ejemplo la palabra catalizador. Esta práctica no es tan visual como la de la lluvia de oro pero se aprende mucho en torno a la velocidad de reacción