CINÉTICA QUÍMICA

DETERMINACIÓN DEL ORDEN DE REACCIÓN Y ENERGÍA DE ACTIVACIÓN

                En esta experiencia comprobaremos la influencia de la concentración de los reactivos, de la temperatura, y de la presencia de un catalizador, en la velocidad de una reacción química.

FUNDAMENTO DE LA PRÁCTICA

                La velocidad de una reacción química aumenta con la concentración de los reactivos, con la temperatura y con la presencia de un catalizador. Vamos a comprobar estos efectos sobre la reacción redox entre los iones yodato, IO₃ˉ, y los iones hidrógeno sulfito, HSO₃ˉ en disolución acuosa. La reacción ajustada es:

IO₃ˉ(ac)  +  3 HSO₃ˉ(ac)  3 SO₄²ˉ(ac)  +  3 H⁺(ac)  +  Iˉ(ac)

Para observar el final de la reacción, se pone un exceso de yodato y se añade un poco de almidón. Así, cuando se agotan los iones hidrógeno sulfito, tiene lugar la reacción redox siguiente:

5 Iˉ(ac)  +  IO₃ˉ(ac)  +  6 H⁺(ac)   3 H₂O(l)  +  3 I₂(ac)

El yodo, I₂, liberado en este proceso produce inmediatamente con el almidón un intenso color azul, que indicará el final de la reacción principal. 

MATERIAL Y REACTIVOS

Material	Reactivos
1 probeta 4 matraces erlenmeyer de 100 mL Pipetas Pasteur (cuentagotas) Varilla de vidrio 1 cronómetro y 1 termómetro	Yodato de potasio 0,150 M, KIO3(ac) Hidrógeno sulfito de sódio 0,020 M, NaHSO3(ac) Disolución de almidón al 2% Nitrato de cobre (II) 0,02 M Agua

  

MÉTODO EXPERIMENTAL

1.- EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN SOBRE LA VELOCIDAD DE REACCIÓN.

1.1.- Experimentos a temperatura ambiente

Realizaremos una serie de ensayos, a temperatura ambiente, trabajando con exceso de ión yodato para observar el final de la reacción. En estas experiencias, modificaremos la cantidad de IO₃ˉ y estudiaremos cómo afecta esta variación al tiempo de reacción.

Experiencia 1 (repetir tres veces):

- Preparar dos matraces erlenmeyer limpios y añadir las siguientes cantidades:

[e1]: 10 mL de una disolución de yodato 0,150 M y, a continuación, 50 mL de agua. Agitar.

[e2]: 10 mL de la disolución de hidrógeno sulfito 0,020 M y 5 mL de la disolución de almidón al 2%. Agitar.

- Medir la temperatura de ambas disoluciones, antes de mezclarlas, y anotar el resultado.

- Verter, rápidamente, la disolución con HSO₃ˉ sobre el erlenmeyer que contiene la disolución de IO₃ˉ y conectar el cronómetro. Agitar, con una varilla y observar atentamente la disolución hasta que aparezca el color azul.

- Detener el cronómetro cuando el contenido del matraz se vuelva azul muy oscuro. Anotar el tiempo de reacción transcurrido.

- Lavar el material y repetir, dos veces más, la misma experiencia. Anotar en cada caso el tiempo de reacción.

Experiencia 2  (repetir tres veces):

En dos matraces erlenmeyer añadir las cantidades que se indican a continuación y repetir, tres veces, la operación anterior:

[e1]: 7 mL de una disolución de yodato 0,150 M y, a continuación, 53 mL de agua. Agitar.

[e2]: 10 mL de la disolución de hidrógeno sulfito 0,020 M y 5 mL de la disolución de almidón al 2%. Agitar.

Anotar el tiempo de reacción transcurrido.

Experiencia 3  (repetir tres veces):

En dos matraces erlenmeyer añadir las cantidades que se indican a continuación y repetir, tres veces, la operación anterior:

[e1]: 5 mL de una disolución de yodato 0,150 M y, a continuación, 55 mL de agua. Agitar.

[e2]: 10 mL de la disolución de hidrógeno sulfito 0,020 M y 5 mL de la disolución de almidón al 2%. Agitar.

Anotar el tiempo de reacción transcurrido.

2.- EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LA VELOCIDAD DE REACCIÓN.

Experiencia 4  (repetir tres veces):

- Preparar dos matraces erlenmeyer limpios y añadir las siguientes cantidades:

[e1]: 10 mL de una disolución de yodato 0,150 M y, a continuación, 50 mL de agua. Agitar.

[e2]: 10 mL de la disolución de hidrógeno sulfito 0,020 M y 5 mL de La disolución de almidón al 2%. Agitar.

- Preparar un baño de hielo picado e introducir los dos erlenmeyer.

- Cuando la temperatura de ambas disoluciones se encuentre entre 5 y 10 °C, anotar la temperatura exacta que marca el termómetro. Verter, rápidamente, la disolución con HSO₃ˉ sobre el erlenmeyer que contiene la disolución de IO₃ˉ y conectar el cronómetro.

- Agitar y observar atentamente la disolución hasta que aparezca el color azul. Detener el cronómetro cuando el contenido del matraz se vuelva azul muy oscuro.

- Repetir, dos veces más, la misma experiencia y anotar en cada caso el tiempo de reacción transcurrido.

3.- EFECTO DE LOS CATALIZADORES

Experiencia 5  (repetir tres veces):

Repetir el ensayo de la experiencia 1 mezclando las disoluciones a temperatura ambiente y añadiendo 6 gotas de disolución de nitrato de cobre (II) 0,02 M. Anotar el tiempo de reacción transcurrido en cada una de las experiencias.

A continuación veremos alguna reacciones que modifican su velocidad a consecuencia de la adicción de catalizadores.