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La química Coursework




Enviado por carolnaranjo76



     

    Indice
    1.
    Introducción.

    2. Ecuaciones que rigen el
    sistema [1]

    3. Método

    4.
    Conclusiones

    5. Referencias

    1. Introducción.

    Zn(S) + 2HCl(l) à ZnCl2 +
    H2(g)
    Para cuantificar el progreso de una
    reacción química, es necesario
    medir la velocidad de
    la reacción; éste es el cambio de la
    concentración de los reactantes o los productos con
    el tiempo.
    Hay varios factores que influyen en las proporciones de las
    reacciones
    químicas y su velocidad de reacción,
    acelerándolos o reduciéndolos. Hay cinco factores
    principales que pueden causar esto:

    1. La Naturaleza
      Química de Reactantes
    2. El estado de
      reactantes y su habilidad para encontrarse
    3. La concentración de reactantes
    4. La temperatura
      del sistema
    5. La presencia de un catalizador

    En el presente estudio no se usaran catalizadores y se
    considerará el numeral uno, dos y cuatro
    constantes.

    2. Ecuaciones que
    rigen el sistema [1]

    La velocidad de una ecuación química puede
    expresarse como:
    Tomando como base los tiempos de vida media de la
    reacción:
    Zn(S) + 2HCl(l) à ZnCl2 +
    H2(g)
    sea
    CA=[HCl], mol/l y CB=[Zn], mol/l
    tenemos que:
    se cumple que para los reactantes

    integrando para obtenemos:

    y definiendo el periodo medio de la reacción,
    como el tiempo
    necesario para que la concentración inicial de los
    reactantes se reduzca a la mitad, resulta que:

    que equivale a

    graficamos vs de la
    cual debemos obtener una recta de pendiente .

    Este estudio, solo dependerá de la
    concentración del ácido Clorhídrico. La masa
    del Zinc usada fue de 577.5 mg (8.8 mmol) y solo se varió
    la concentración del ácido Clorhídrico
    manteniéndose constante la masa (17.6 mmol) con lo cual se
    garantiza la relación estequiométrica Zn:HCL de
    1:2.

    Por ser una reacción heterogénea, los
    reactantes solo pueden encontrarse en la interface
    sólido/líquido. El área de la superficie de
    contacto de estas interfaces es importante y determina
    drásticamente la velocidad de la reacción. Sin
    embargo asumiremos esta relación constante.
    Para llegar a una expresión para la velocidad de
    reacción, es necesario saber el cambio en la
    concentración de un reactante o producto,
    relacionado con un periodo de tiempo moderado. Por ejemplo,
    nuestra reacción produce burbujas de gas Hidrogeno,
    como:
    Zn(s) + 2HCl(l) à ZnCl2 +
    H2(g)
    Es posible cuantificar el gas desplazado en
    un periodo de tiempo. Aunque , ésta no es una
    expresión exacta para la velocidad de la reacción,
    nos permite comparar las velocidades bajo condiciones
    diferentes.

    3. Método

    Se emplearon métodos
    indirectos para medir la concentración de los reactivos,
    en el cual él Hidrógeno producido se calculó
    por el volumen de
    agua
    desplazada y teniendo en cuanta el factor de compresión
    del sistema se correlacionaremos los datos con este y
    se calculó la concentración del HCl para cada
    tiempo de reacción.

    Análisis de datos y conclusiones
    Experiencia 1
    Tabla de Datos obtenidas para 577.5 mg de Zn y 2.94 ml de HCl
    6M

    H2

    Tiempo

    Vcorregido

    H2

    [ HCl ]

    ml

    s

    ml

    mmol

    mol/l

    0

    0

    0

    0

    6

    30

    18

    44,1

    1,53

    4,96

    50

    62

    73,5

    2,56

    4,26

    70

    144

    102,9

    3,58

    3,56

    80

    209

    117,6

    4,09

    3,22

    120

    656

    176,4

    6,14

    1,82

    135

    1127

    198,45

    6,91

    1,3

    140

    1305

    205,8

    7,16

    1,13

    150

    1581

    220,5

    7,67

    0,78

    Experiencia 1:
    Gráfica de datos obtenidos
    [hcl ] vs tiempo

    Experiencia 2
    Tabla de Datos obtenidas para 577.5 mg de Zn y 2.35 ml de HCl
    7.5M

    H2

    Tiempo

    Vcorregido

    H2

    [ HCl ]

    ml

    s

    ml

    mmol

    mol/l

    0

    0

    0

    0

    7,5

    10

    7

    14,7

    0,51

    5,65

    20

    22

    29,4

    1,02

    5,3

    30

    42

    44,1

    1,53

    4,96

    40

    66

    58,8

    2,05

    4,61

    60

    151

    88,2

    3,07

    3,91

    Experiencia 2
    Gráfica de datos obtenidos

    [hcl ] vs tiempo

    Experiencia 3
    Tabla de Datos obtenidas para 577.5 mg de Zn y 1.96 ml de HCl
    9M

     

    H2

    Tiempo

    Vcorregido

    H2

    [ HCl ]

    ml

    s

    ml

    mmol

    mol/l

    0

    0

    0

    0

    9

    20

    2

    29,4

    1,02

    5,3

    50

    7

    73,5

    2,56

    4,26

    60

    12

    88,2

    3,07

    3,91

    70

    26

    102,9

    3,58

    3,56

    80

    65

    117,6

    4,09

    3,22

    100

    265

    147

    5,12

    2,52

    120

    668

    176,4

    6,14

    1,82

    Experiencia 3
    Grafica de datos obtenidos
    [HCl ] VS TIEMPO
    Tratamiento De Datos
    relacionados con el tiempo de vida media de la
    reacción

    [HCl]

    mol/l

    Tiempo ½

    s

    Ln [HCl]

    Ln t1/2

    6,0

    272

    1,79

    5,61

    7,5

    171

    2,01

    5,14

    9,0

    5

    2,20

    1,61

    Grafica De Ln De Las Concentraciones Vs Ln Tiempo De
    Vida Media

    Del análisis gráfico obtenemos que.
    El orden de la reacción es igual a

    La ecuación de velocidad está definida
    por:

    y la ley de velocidad
    resulta en:

    4.
    Conclusiones

    La ecuación obtenida no se correlaciona con los
    datos registrados en los experimentos,
    tanto el orden como la constante de velocidad no son reales; pues
    una reacción que tiende hacia los productos no puede tener
    una constante tan baja; el orden de la reacción tampoco
    corresponde pues no se encontró similitud con los datos
    obtenidos.
    Estos resultados se deben básicamente al diseño
    del experimento; las posibles fallas pueden deberse a:

    • El problema principal en la toma de los datos fue la
      dificultada de recolectar el Hidrogeno en el cilindro para la
      medición y cronometrarlo con
      precisión,
    • pureza de los reactivos,
    • deficiente control de
      la temperatura ya que esta es una reacción
      exotérmica y debido a esto el factor de
      compresión y la constante de velocidad pudieron haber
      cambiado.
    • Se asumio un factor de compresion constante que
      probablemente no lo era.

    Sugerencias:
    Se sugiere el empleo de un
    baño termostatado y en cambio de recolectar indirectamente
    el agua, se
    debería conectar un transductor de presión
    diferencial p.e. Omega PX185-005G5V. Este transductor produce 5V
    (nominal) con una presion diferencial de 5 psi. Requiere una
    fuente de 9V DC. [3]
    que registre los cambios de presión asociado a un
    temporizador, siendo así mas real y directa la
    medida.

    5.
    Referencias

    [1]LEVENSPIEL, GUSTAVE. Ingenieria Química de las
    reacciones.
    [2] http://isu.indstate.edu/ahalpern/labman/exp26.html
    [3] OMEGA ENGINEERING CORPORATION
    P.O., BOX 4047
    STAMFORD, CT 06907-0047
    (800) 826-6342

     

     

     

     

    Autor:

    Nhilson Vallejo V.

    Carol B. Naranjo O.

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