viernes, 20 de marzo de 2009

PRÁCTICA 2: "Velocidad de reacciones químicas"

1.INTRODUCCIÓN:

1)Títulos de las prácticas 2.1 y 2.2: "Lluvia de oro" , "Análisis de la velocidad de la reacción de decoloración del permanganato potásico".
2)Autor:Álvaro Toledano Martín.
3)Fecha de realización:12 Febrero 2009
4)Descripción general:Con estas dos prácticas tenemos como objetivo observar con nuestro propios ojos la velocidad a la que se pueden realizar las reacciones químicas dependiendo de distintos factores, que serán nombrados posteriormente. También se tiene en cuenta que en el laboratorio hemos podido observar el fenómeno de cristalización a través de otra práctica.


2.RESUMEN TEÓRICO:

En estas dos prácticas, primero es importante conocer algunos conceptos que nos ayudarían a entender el fin de esta. Por eso nombro aquí los principales temas en los que están basadas estas practicas:

Teoría de Lewis

Primero, se denomina reacción química a la transformación de unas sustancias (reactivos), en otras sustancias diferentes (productos).
Propuesta por G.N.Lewis además de otros químicos allá por los años 20, nos dice que para haber un cambio químico es necesario que las moléculas de la sustancia entren en contacto a través de colisiones.
Eso sí, no todos los choques son iguales. Al choque que provoca la reacción se le llama choque eficaz y tiene que cumplir unos requisitos:
  1. Que el choque genere la suficiente energía para romper los enlaces entre los átomos.
  2. Que el choque se realice con la orientación adecuada para formar la nueva molécula.

Velocidad de reacción

La velocidad de reacción química se define como la cantidad de reactivos que se transforman por unidad de tiempo, es decir, mide el cambio en la concentración de los reactivos o productos por unidad de tiempo. Así, existen reacciones en la Naturaleza que se pueden producir de manera instantánea o puede tratarse de un lento proceso. Pero también hay que tener en cuenta los factores que pueden afectar a la velocidad de producción de reacciones químicas (por ejemplo, la naturaleza de las sustancias reactivas, la temperatura, concentración, superficie de contacto, catalizadores...).
  • Nuestro objetivo en la la práctica 2.1 "Lluvia de oro" es observar una reacción de precipitación, además de comprobar la solubilidad de las sustancias varía con la temperatura y observar lo llamado fenómeno de cristalización.
  • En la práctica 2.2 "Análisis de la velocidad de la reacción de decoloración del permanganato potásico" el objetivo es estudiar la influencia de los factores citados con anterioridad (temperatura, concentración, naturaleza...) a través de dos reacciones.

3.DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICA:


Proceso experimental ("Lluvia de oro"):

  • Inicialmente se preparan dos disoluciones: una primera disolución de 40 ml de nitrato de plomo (II) (diluida). También otra disolución de 80 ml de ioduro potásico.
  • Se vierte el yoduro potásico sobre la disolución de nitrato de plomo(II).
  • Se formará un precipitado voluminoso de color amarillo. Justificación teórica: Este precipitado se debe a la reacción química que ha ocurrido entre el nitrato de plomo y el ioduro potásico, dos compuestos diferentes que disueltos en agua son incoloros, y que al unirlos, reaccionan dando lugar a otro compuesto diferente que es sólido y de color amarillo. El compuesto que aparece es el ioduro de plomo (II).
  • Se calienta el vaso, montando el dispositivo experimental adecuado hasta que se disuelva el precipitado en su totalidad.
  • Usando agua fría dejamos enfriar la disolución.
  • Cuando aún esté caliente se vierte sobre una probeta o varias dependiendo de la cantidad de disolución sobrante . Para obtener un mayor efecto al observar la disolución se enciende un flexo sobre la probeta previamente apagando luces y cerrar persianas.

Materiales ("Lluvia de oro"):

  1. Soporte metálico
  2. Aro con nuez
  3. Vaso de precipitados
  4. Probeta de 100 ml
  5. Erlenmeyer de 250 ml
  6. Embudo de vidrio
  7. Varilla de vidrio agitadora

Reactivos ("Lluvia de oro"):

-Nitrato de plomo







-Ioduro potásico





-Agua destilada

Proceso experimental ("Análisis de la velocidad de reacción de decoloración del Permanganato Potásico"):

-Subproceso 1: En esta primera parte de la práctica vamos a tratar de examinar la velocidad a la que se produce la decoloración del permanganato frente a dos reactivos de distinta naturaleza, Para hacer esto haremos uso de una disolución diluida de oxalato sódico y otra disolución diluida de sulfato ferroso:

  • Se preparan 3 disoluciones distintas, teniendo en cuenta que el permanganato y el oxalato se usará en posteriores ensayos es necesario preparar mayor cantidad de dichas soluciones: Primero una disolución diluida de 80 ml de oxalato de sodio, posteriormente una disolución diluida de 20 ml de sulfato ferroso, y por último una disolución muy diluida de 80 ml de permanganato potásico (de color violeta).
  • Se añaden 10 ml de la disolución de permanganato en dos tubos de ensayo.
  • A la vez se añaden 10 ml de oxalato sódico y 10 ml de sulfato ferroso en cada uno de los tubos poniendo en marcha el cronómetro.
  • Con el termómetro medimos la temperatura del laboratorio, que será la misma que en la que se encuentran las reacciones (25º aproximadamente).
  • Se observa una decoloración.
  • Cuando la disolución esté casi incolora se parará el cronometro y se anotarán los resultados.

Justificación teórica: Cuando se produce la disolución del oxalato de sodio y del sulfato ferroso en agua se producen iones oxalato, en el primer caso, en el segundo iones ferrosos daría como resultado. Estos iones son los que producen la decoloración del permanganato y en el proceso los iones ferrosos provocan la reacción la reacción de manera mucho más rápida.

-Subproceso 2: En la segunda parte de la práctica probamos la influencia de la temperatura sobre la velocidad de reacción.

  • Se usan las disoluciones de permanganato y oxalato del proceso anterior.
  • Se añaden 10 ml de cada disolución en un tubo de ensayo distinto.
  • Calentamos al baño maría ambas disoluciones hasta que la temperatura sea de 35º C.
  • Seguimos el proceso vertiendo la disolución de oxalato sobre la del permanganato y se pone en marcha el cronometro dejando reposar la mezcla.
  • Cuando se complete la decoloración anotamos resultados y repetimos el proceso con una temperatura d 45º.

-Subproceso 3: Comprobamos la influencia de un catalizador sobre la velocidad de reacción. El catalizador especifico para esta reacción es el cloruro de manganeso (II):

  • Son utilizadas las disoluciones anteriores (permanganato y oxalato).
  • Se añaden 10 ml de cada disolución a un tubo de ensayo diferente.
  • Se preparan 10 ml de disolución concentrada del cloruro.
  • Se añade oxalato sobre el permanganato, a la vez, la disolución del cloruro. Se deja reposar la mezcla mientras cronometramos, cuando se termine de decolorar anotamos el tiempo marcado por el cronómetro.

Justificación teórica: La decoloración se lleva a cabo de forma más rápida ya que al crear una disolución de cloruro de manganeso (II) se liberan una serie de iones que aceleran el proceso de decoloración del permanganato.

-Subproceso 4: Influencia de la concentración de los reactivos sobre la velocidad de reacción:

  • Se modifica la disolución de oxalato manteniendo la disolución de permanganato idéntica.
  • Preparamos 10 ml de una disolución de oxalato muy concentrada (añadimos tres veces más oxalato a la disolución).
  • Se añaden 10 ml de cada disolución a un tubo de ensayo diferente.
  • Se añade el oxalato sobre el permanganato y a la vez la disolución del cloruro, se pone el cronometro en marcha y se deja reposar, cuando se complete la decoloración se para el cronometro y anotamos el resultado.

Materiales ("Análisis de la velocidad de reacción de decoloración del Permanganato Potásico"):

  • Soporte mecánico
  • Aro con nuez
  • Vaso de precipitados de 400 ml
  • Probeta de 100 ml
  • Erlenmeyer de 250 ml
  • Embudo de vidrio
  • Varilla de vidrio agitadora
  • Cronómetro
  • Termómetro


Reactivos ("Análisis de la velocidad de reacción de decoloración del Permanganato Potásico"):

  • Permanganato potásico

  • Oxalato sódico
  • Sulfato ferroso
  • Agua destilada

  • Cloruro de manganeso(II)

4. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS:

-"Lluvia de oro":

  1. Se define el termino precipitado, como la reacción química que separa una sustancia sólida que resulta indisoluble al superar la disolución, la cristalización se define como un proceso por el cual se forma un sólido a partir de un gas, liquido, o una disolución .La cristalización se emplea en química a menudo para purificar una sustancia sólida.
  2. Se añade el doble de ioduro potásico que de nitrato de plomo, ya que la reacción química de esta disolución nos dice que por cada una de las moléculas de nitrato de plomo, se añaden dos moléculas de ioduro potásico.
  3. Se produce un precipitado cuando lo dejamos enfriar, esto da como resultado una disolución de color amarillo del ioduro de plomo(II), unas partículas (solidas) de la disolución que caen al fondo del recipiente correspondiente hacen que se produzca la llamada "Lluvia de oro".
  4. Al producirse el fenómeno de cristalización, que lo hemos definido con anterioridad, se produce dicha precipitación del ioduro potásico, solo al enfriarse. El precipitado se lleva a cabo en forma de diminutos cristales con un parecido similar al oro (por eso el nombre de Lluvia de oro).
  5. Esta práctica debe de ser clasificada con una velocidad instantánea, ya que justo en el momento de la mezcla ya se produce ese color amarillo característico.
  6. Esto se debe a las características de los reactivos, su concentración, temperatura del ambiente etc.... de este modo se producirá de distinta manera la misma reacción.

-"Análisis de la velocidad de reacción de decoloración del Permanganato Potásico":

  1. En mi opinión yo creo que el factor determinante puede ser la temperatura, aunque no es muy segura esta opinión ya que no nos dio tiempo a comprobar la reacción con mayor concentración , presencia de catalizador especifico...pero de las practicas que hemos realizado es la temperatura ya que al modificarla reaccionaban de distinta manera las mismas reacciones.
  2. Según la teoría estudiada con todos estos factores unidos en el mismo momento darían como resultado un aumento considerable en la velocidad de reacción, esto hubiese estado bien haberlo visto, pero como ya se ha comentado, no dispusimos del tiempo suficiente como para comprobarlo...

5.CONCLUSIÓN:

En mi opinión pienso que a parte de ser entretenida y muy dinámica para los ojos, por el tema de los cambios de color....también tiene un punto de dificultad que creo que debe de ser nombrado, esta dificultada viene dada por la utilización de materiales característicamente poco usuales, pero sobre todo al tratar con ellos se complica todo bastante, un ejemplo puede ser cuando estábamos llevando a cabo la Práctica "lluvia de oro" tuvimos que repetir ya que el mortero que contenía Nitrato de plomo estaba contaminado con residuos de ioduro potásico, por lo tanto al verterlo con agua destilada...salió directamente el color amarillo sin apreciar primero lo que debía suceder. Por eso no nos dio tiempo posteriormente a realizar en su totalidad. En la primera práctica "Análisis de la velocidad de reacción de decoloración del Permanganato Potásico." pudimos comprobar como que al calentar las disoluciones (hasta 35º), una fue instantánea (permanganato y sulfato) y la otra no tardó más de 25 minutos en disolverse(permanganato más oxalato). Mientras que, sin ser calentadas, tardó una hora el permanganato y el oxalato. El permanganato y el sulfato fueron también casi instantáneo(1 minuto). Aunque no dio tiempo a comprobarlo con otros factores, solo a los subprocesos de naturaleza de reactivos, superficie de contacto y temperatura.

En conclusión, hemos aprendido con esta practica a saber como afectan distintos factores a las reacciones químicas, y la teoría después de esta practica ha sido más "entendible" y fácil de memorizar.

5.BIBLIOGRAFÍA: