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CUESTIONARIO
1.- Explique la obtención y comportamiento del carbón activado.
El carbón vegetal es particularmente eficaz como agente adsorbente, ya que tiene
una estructura muy porosa y con gran superficie expuesta puede tomar volúmenes
considerables de diversos gases.
El carbón vegetal se puede activar calentando entre 350 0C y 10000C al vació o en
aire, vapor y algunos otros gases hasta un punto en que la adsorción de tetracloruro de
carbono a 240C se puede elevar desde 0.011g por gramo de carbón hasta 1.48g. La
activación consiste aparentemente en una separación de impurezas hidrocarbónicas por
destilación de un carbón vegetal o animal, y ocasiona así la exposición de una mayor
superficie para la posible adsorción.
2.- Indique que es un isótero y su aplicación.
Las curvas que representan los resultados de la presión necesaria para tener una
cantidad determinada de gas adsorbido, por gramo de adsorbente, a distintas temperaturas
se denomina isosteras. Estas graficas son semejantes a las de la presión de vapor con
respecto a la temperatura. El calor de adsorción puede determinarse mediante el empleo de
la ecuación de Clausius Clapeyron. El calor isosterico de adsorción que se define por :
en donde na en la derivada, indica que la cantidad adsorbida (na) permanece
constante.
Estos resultan equivalentes a un volumen adsorbido constante, y es el origen del
adjetivo isosterico. El calor isosterico de cada cantidad adsorbida se obtiene de la grafica de
ln p con respecto a 1/T.
3.- Explique la determinación del área superficial mediante el método de BET.
Durante la adsorción física, pueden ser adsorbidas las moléculas de vapor no
superficialmente sino a una profundidad de varias capas.
Brunauer, Emmett y Teller obtuvieron una ecuación isotérmica de la adsorción, para
explicar la adsorción en estratos múltiples. Se supone que la superficie posee sitios
uniformes localizados, y que la adsorción que se efectúa en un sitio no afecta a la adsorción
que se verifica en los sitios cercanos. Se supone, además, que las moléculas pueden ser
adsorbidas en estratos secundarios, terciarios... y enésimos siendo la superficie utilizable
del enésimo estrato igual a la del estrato (n-1). Se supone que la energía de adsorción en el
primer estrato E1, es constante y que la energía de adsorción en los estratos subsiguientes es
E1 igual a la energía de licuefacción del gas.
La ecuación de BET es:
donde vm es el volumen del gas adsorbido cuando toda la superficie adsorbente esta
cubierta con un estrato completo uní molecular. El volumen del gas adsorbido esta
representado por v, y e es una constante a una temperatura determinada.
De acuerdo con esta ecuación, una grafica tomando p/v(p0-p) con respecto a p/p0,
dará una línea recta con pendiente igual a (c-1)/vme y una intersección igual a 1/vme.
El área ocupada por una sola molécula de adsorbato que se encuentre sobre la
superficie puede calcularse por medio de la densidad del adsorbato licuado.
Así pues, partiendo del valor medio de vm, la superficie del adsorbente se puede
calcular fácilmente.
CUESTIONARIO
1.- Indique las aplicaciones de las mediciones de conductividad en química orgánica.
En la química orgánica se puede utilizar la conductividad, para realizar titulaciones
conductimetricas para ácidos muy débiles los cuales generalmente son compuestos
orgánicos, cuando fracasan otros métodos de titulación. Se pueden titular fácilmente por el
método conductimetrico mezclas de ácidos débiles y fuertes, así como soluciones
coloreadas. Dado que el punto final se determina gráficamente, no es necesarios tomar
precauciones especiales cuando se aproxima el punto de equivalencia, como sucede en las
titulaciones ordinarias. Finalmente no es necesario medir la conductividad real de la
solución; cualquier cantidad proporcional a la conductividad, ya sea la lectura en un puente
de conductividad o en una caja de resistencias, es adecuada. Esta se puede representar
gráficamente en función del volumen de la solución con la cual se titula.
Como sabemos la determinación del grado de ionización de electrólitos débiles es un
problema de importancia para la química orgánica, porque con tal información se puede
calcular las constantes de ionización de los electrolitos, estos valores se pueden encontrar
haciendo mediciones de conductividad eléctrica, como lo realizado en la practica, es decir
la determinación de las constantes de ionización de ácido acético.
2.- Explique la determinación de la solubilidad mediante mediciones de conductividad
La conductividad ofrece un medio muy simple y conveniente para determinar la
solubilidad de sales difícilmente solubles como el sulfato de bario o cloruro de plata. El
procedimiento es como sigue. Se prepara una solución saturada de sal en agua con
conductividad especifica conocida KH20 . Después se mide la conductividad especifica de la
solución saturada, K. Esta conductividad se debe a la sal y al agua, por lo tanto, la
conductividad especifica de la sal solamente Ksal, es:
De Ksal se deduce el valor de la conductividad equivalente
donde C es ola concentración de la sal en equivalentes por litro y, por tanto, la solubilidad.
Puesto que la solución esta muy diluida, y como las sales son electrolitos fuertes, debe
ser esencialmente igual a 0. Realizando esta sustitución se obtiene C como:
Examinado el valor de 0 en una tabla de conductividades equivalentes limites, C se
puede calcular fácilmente por la ecuación (3) a partir de la conductividad especifica medida
de la solución saturada.
3.- Especifique los valores aceptados para la conductividad del agua para
conductividad.
Kohlrausch y Heydweiller hallaron que, no importa cuán cuidadosamente y por
cuanto tiempo se haya purificado, el agua presenta aún una conductividad definida aunque
pequeña a cada temperatura, como se puede ver de los datos de la siguiente tabla:
CONDUCTIVIDAD ESPECIFICA DEL AGUA MUY PURA
T( 0C) K(S/cm)x107
0 0.1418 0.425 0.5834 0.8950 1.76
CUETIONARIO
1.-Explique con detalle, la derivación de la Regla de las Fases.
La coexistencia de dos fases en equilibrio implica la condición
Lo cual significa que las dos variables intensivas, requeridas ordinariamente para
describir el estado de un sistema, no son independientes entre sí, sino que estan
relacionadas. Debido a esta relación, se necesita solo una variable intensiva, la
temperatura o la presión, para describir el estado del sistema. El sistema tiene un
grado de libertad, es univariante, mientras que cuando solo una fase esta presente se
necesitan dos variables y el sistema tiene dos grados de libertad, es bivariante.
Si estos presentes tres fases, existen dos relaciones entre T y P:
Esas dos relaciones determinan completamente a t y P. No se necesita otra
información para la descripción del estado del sistema. Si un sistema es invariante
no tiene grados de libertad.
Seria útil tener una regla sencilla mediante la cual poder decidir cuantas variables
independientes necesitamos para describir el sistema. Particularmente en el est6udio
de sistemas en los cuales estan presentes muchos componentes y muchas fases es
deseable cualquier simplificación del problema.
Encuentra primeramente él numero total de variables intensivas que se necesitarían
para describir el estado de un sistema que tiene C componentes y P fases. Estas
aparecen en la siguiente tabla
Clase de Variables Numero total
de variables
Temperatura y presión: 2
Variables de composición:
(en cada fase debe especificarse la
fracción molar de cada componente;
así, C fracciones molares se requieren
para describir una fase; PC se necesitan
para describir P fases): PC
Numero total :de variables PC+2
Cada ecuación que relaciona estas variables implica que una variable es dependiente
antes que independiente. Debemos hallas el numero total de ecuaciones que
relacionan las variables. Estan aparecen en la siguiente tabla
Clase de ecuación Numero total
de ecuaciones
En cada fase existe una relación entre
las fracciones molares
x1 + x2 + x3.........
Para P fases hay P ecuaciones: P
Las condiciones de equilibrio:
Para cada componente hay un conjunto
de ecuaciones:
Hay P-1 ecuaciones en el conjunto.
Debido a que hay C componentes, hay
C(p-1) ecuaciones: C(P-1)
Numero total de ecuaciones: P+ C(P-1)
El numero de variables independientes, F, se obtiene sustrayendo el numero total de
ecuaciones del numero total de variables:
La ecuación anterior es la regla de fases de J. Willard Gibbs. La mejor manera de
recordar esta regla es teniendo en cuenta que al aumentar el numero de componentes
aumenta el numero total de variables; por tanto, C tiene signo positivo
2.-¿Que aplicaciones tienen los diagramas de Fases Sólido- Liquido?
De los muchos procedimientos experimentales empleados para la determinación de4
condiciones de equilibrio entre las fases sólidas y liquida, las dos de más amplia
utilidad y aplicación son lo análisis térmico y los métodos de saturación o de
solubilidad. Estos métodos complementados cuando sea necesario por una
investigación de la naturaleza de las fases sólidas que se presentan en un sistema,
pueden cubrir entre ellos el estudio de cualquier sistema que puede encontrarse.
El método de análisis térmico implica un estudio de la intensidad o rapidez de
enfriamiento, es decir, de las curvas temperatura – tiempo, de diversas
composiciones de un sistema durante la solidificación. Con base en tales curvas es
posible averiguar la temperatura inicial y final de solidificación de una mezcla y
detectar las temperaturas a las que ocurren diversas transformaciones y
transiciones.. Aunque el análisis térmico es aplicable en todas las condiciones de
temperatura, es particularmente conveniente para investigaciones de equilibrio a
temperaturas considerablemente superiores e inferiores a la ambiente.
3.-¿Qué es una reacción peritectica?. Explique.
En muchos sistemas se forma compuestos cuya estabilidad no se extiende
totalmente hasta el punto de fusión. Cuando se calientan tales compuestos se halla
que en vez de fundirse congruentemente, se descomponen produciendo una nueva
fase sólida y una composición de solución diferente de la de las fases sólidas.
Cuando esta sucede se dice que el compuesto experimenta una transición, una
reacción peritectica o una fisión incongruente.
Una reacción peritectica se puede representas en general por la ecuación:
C2 C1 + solución (o fundido)
Donde C2 es el compuesto y C1 es la nueva fase sólida, que puede ser un compuesto
o el componente puro. Como indica la ecuación anterior, la reacción peritectica es
reversible, es decir, con calentamiento el cambio ocurrirá de izquierda a derecha, en
tanto que con el enfriamiento sucederá lo contrario. Puesto que durante la reacción
peritectica hay tres fases en equilibrio, el sistema es invariante y, por tanto, son fijas
la temperatura y la composición de todas las fases. La temperatura o composición
puede cambiar solo cuando desaparece una de las fases o, en otras palabras, cuando
se completa la reacción peritectica. La temperatura constante a la que tiene lugar la
reacción peritectica se denomina temperatura peritectica o de transición, y para tal
temperatura se obtendrá una porción horizontal en las curvas de enfriamiento
análogo a la porción eutéctica.
CUESTIONARIO
1. ¿Cómo se clasifican las celdas electroquímicas que proporcionan energía
eléctrica?
Celdas primarias: Se constituyen con material de alta energía que reaccionan
químicamente y producen energía eléctrica. La reacción de celda es
irreversible y cuando los materiales se consumen, el dispositivo se debe
desechar, entre estas celdas tenemos las celdas de las cámaras fotográficas, de
relojes, las pilas de linterna, etc.
Celdas secundarias: dispositivos reversibles. La reacción de celda se invierte y
el dispositivo se recarga después de proporcionar energía, debi9do a que los
materiales de alta energía pueden reconstruirse imponiendo una corriente
desde una fuente energética exterior en la dirección inversa. Entre estas celdas
tenemos las baterías de plomo, las celdas recargables de Ni-Cd de las
calculadoras y linternas y la celda de Edison. La reacción química de una pila
secundaria es reversible, es decir, se produce en un sentido cuando se carga la
pila, y en sentido opuesto cuando se descarga. Por ello, una pila secundaria
puede descargarse una y otra vez.
Celdas de combustible: utiliza materiales de alta energía para producir
potencia, al igual que las celdas primarias, pero se diferencia de estas debido a
que se diseña para que acepte una alimentación continua de combustible, que
se considera, son: C, H2 e hidrocarburos.
2. Diferenciar las celdas electroquímicas reversibles de las irreversibles
Las celdas galvánicas son reversibles o irreversibles. Se dice que una celda
es reversible, si al desplazar ligeramente el contacto del potenciómetro a un lado
del punto de equilibrio y luego al otro se invierte la corriente la corriente y la
dirección de la reacción química, despreciando los procesos lentos de difusión, la
pila de Daniel es un ejemplo de celda reversible. En cambio en una celda
irreversible, al desplazar el potenciómetro del punto de equilibrio, produce lo
contrario a las celdas reversibles, un flujo de corriente considerablemente grande.
En este tipo de celdas, después de alterar ligeramente el equilibrio del sistema, el
nuevo punto de equilibrio es muy diferente al original.
3.- ¿ Cuál es la importancia de la primera ley de Faraday?
La primera ley de Faraday dice: el material depositado en un electrodo es
proporcional a la cantidad de electricidad que pasa a través del electrólito.
Esta es una de las leyes más exactas de la fisicoquímica; se ha encontrado que es valida a temperaturas bajas y elevadas, en soluciones diluidas y concentradas, a varias presiones y en diferentes solventes.
1.-Explique la dependencia del potencial químico con su composición para una mezcla
liquida de dos componentes.
Consideremos una solución ideal en equilibrio, con su vapor a una temperatura fija T. Para
cada componente la condición de equilibrio es μi = μi(vapor), donde μi es el potencial químico
de i en la solución, μi(vapor) es el potencial químico de i en la fase vapor. Si el vapor es ideal,
entonces μi es
Donde μi0(T,p) es el potencial químico del liquido puro i a la temperatura T y la presión
p.El potencial químico de todos y cada uno de los componentes de la solución esta dado por
la ecuación (1) . La figura siguiente indica la variación de μ i - μi(vapor) como función de xi .
Si xi se hace muy pequeño, el vapor de μi desciende rápidamente. Para todos los valores de
xi el valor de μi es menor que el de μi0.
Dado que la ecuación (1) es formalmente la misma que la ecuación para el μ de un gas
ideal en una mezcla, por las mismas razones que se concluye en la mezcla.
Donde N es el numero total de moles de la mezcla. Las tres propiedades de la solución
ideal(ley de Raoult, calor de la mezcla cero y volumen de la mezcla cero) están
íntimamente relacionadas. Si cada componente obedece la ley de Raoult, el calor y el
volumen de la mezcla serán cero. (Esta afirmación no puede invertirse; si el volumen y el
calor de la mezcla son ambos cero, no se puede concluir que la ley de Raoult se cumple).
2.-Exprese y explique la ley de Raoult y la ley de Henry.
Ley de Raoult: Francois Marie Raoult(1830-1916) efectúo una generalización para una
solución ideal, conocida como ley de Raoult. Según esta ley, la presión de vapor P1 del
disolvente 1 es igual a su fracción molar en la solución multiplicada por la presión de
vapor P*1 del disolvente puro. El superíndice * indica que la sustancia se encuentra a la
temperatura de la solución, pero no necesariamente a la temperatura normal de referencia.
Puede formularse una expresión parecida para la sustancia 2 de la mezcla.
Matemáticamente, esto se plantea así:
Si la solución tiene presiones de vapor parciales que sigan las ecuaciones anteriores, se
dice que dicha solución sigue la ley de Raoult y se comporta de manera ideal.
Ley de Henry: Willian Henry (1774-1836) encontró que la masa del gas m2 disuelta en un
volumen dado de disolvente a temperatura constante, es proporciónala la presión del gas en
equilibrio con la solución. De manera que matemáticamente,
Donde en general el subíndice 2 se utiliza para referirse al soluto( el subíndice 1 suele
emplearse para el disolvente) y K es la constante de la ley de Henry.
La mayoría de los gases siguen la ley de Henry a temperaturas que no sean demasiado
bajas y presiones moderadas.
Si varios gases de una mezcla gaseosa se disuelven en una solución, la ley de Henry se
aplica de manera independiente a cada gas, sin importar la presión de los otros gases
presentes en la mezcla.
Aunque la ecuación (1) es una forma histórica de la ley de Henry, puesto que la masa por
unidad de volumen es igual a la concentración, la ecuación anterior se puede escribir como
sigue
Donde para soluciones diluidas la concentración c2 es proporcional a la fracción molar de la
sustancia disuelta. La ecuación (2) en cualesquiera de sus formas se conoce ahora como la
ley de Henry.
3.-Explique la aplicación del diagrama Temperatura- Composición de una mezcla
binaria liquida.
Es común trabajar a presión constante, por lo que se requiere diagramas de temperatura-
composición para describir el comportamiento del equilibrio liquido – vapor. En la figura
siguiente se muestra un plano característico de temperatura –composición para un sistema
binario, donde se observa que ni la curva liquida ni la de vapor, son líneas rectas; la figura
se parece también al diagrama presión –composición. Sin embargo, la región lenticular
liquido- vapor esta inclinada hacia debajo de izquierda a derecha. Esto se debe a que el
componente 1 tiene la presión de vapor mas alta y, por lo tanto, tiene temperatura de
ebullición menor. Por otra parte, en la figura siguiente la región liquida esta abajo en el
diagrama, ya que a presión constante él liquida es estable a bajas temperaturas. La curva
inferior describe la composición del liquido; la superior la del vapor.
Las regiones en el diagrama p-X se confunden algunas veces con las del diagrama T-X. Un
poco de sentido común nos dice que el liquido es estable a bajas temperaturas, parte de
diagrama T-X, y bajo altas presiones, parte superior del diagrama p-X. Es una tontería
querer memorizar la localización de las regiones de vapor o liquida, cuando es tan fácil
determinarlas.
Los principios aplicados al análisis del diagrama p-X pueden aplicarse igualmente al
diagrama T-X,. La presión en el sistema permanece constante; por la regla de las fases se
necesitan a lo sumo otras dos variables para describir el estado del sistema. Los puntos es la
región superior del diagrama son estados gaseosos; los de la parte inferior son estados
líquidos. Los puntos de la región media describen estados en los cuales coexisten en
equilibrio liquido y vapor. La línea de unión en la región liquido- vapor comunica la
composición del vapor y la del liquido que coexisten a esta temperatura.
CUESTIONARIO
1.- Indique algunas aplicaciones de las mediciones de pH.
La medición del pH tiene importancia fundamental en la química. Es la base para detectar
gran variedad de procesos biológicos e industriales, y es de gran ayuda en la detección de
experimentos de laboratorio, tales como las titulaciones ácido - base para determinar la
fuerza de un ácido o una base. Por ejemplo durante la titulación de una base fuerte
mediante una ácido fuerte, llegamos al punto a pH = 7.0 ( a 25ºC), pero en otros casos (es
decir, las titulaciones ácido - base fuerte), el punto final se encuentra a otros valores de pH
debido a la presencia de reacciones de solvósis (hidrólisis en el caso del agua).
Como la neutralización de los ácidos y bases se acompañan por cambios en la
concentración de los iones hidrónio y oxidrilo, es evidente que el electrodo de hidrógeno
puede emplearse en lugar del indicador en las titulaciones.
La primera aplicación del electrodo de hidrógeno en la titulación de los ácidos y bases fue
realizadas por Bottger, quien demostró que el método era aplicable a las titulaciones donde
los indicadores corrientes fallaban, para dar resultados satisfactorios como por ejemplo, en
la titulación de soluciones fuertemente coloreadas o turbias.
2.- Explique que función cumple una solución reguladora.
Una solución reguladora, son aquellas que están constituidas de un ácido o una base y una
de unas sales, poseen capacidad para resistir a las variaciones en mayor o menor grado del
pH, cuando se adiciona algo de ácido o base y por este hecho se denominan soluciones
reguladoras o simplemente reguladoras. Son particularmente efectivas las mezclas en las
cuales el ácido o la base involucrado es débil.
Estas soluciones se emplean siempre que se necesite mantener el pH constante y a un cierto
valor. La propiedad específica de las soluciones amortiguadoras es la de resistir los cambios
de pH debido a la dilución o a la adición de ácidos o bases fuertes. La capacidad
amortiguadora es el número de moles de ácido o base fuerte que puede absorber 1 litro del
amortiguador con un cambio de pH de la unidad.
Los amortiguadores tienen una gran importancia de los experimentos biológicos, en los que
se debe mantener una concentración baja, pero constante, de iones hidrónio (10 -6 a 10-10
M ). Los amortiguadores también se usan para calibrar los medidores de pH de diferentes
tipos.
3.- Describa en que consiste un electrodo de pH integrado (combinado)
Sabemos que las celdas que se usan en la medición de pH están formadas por un electrodo
indicador de pH están formados por un electrodo de referencia ( de calomel). El electrodo
de referencia debe tener un potencial conocido y el electrodo indicador de pH debe indicar
con exactitud la concentración de los iones hidronio en solución.
Existe a su vez un electrodo combinado (integrado), que es un instrumento electrónico en el
cual los dos electrodos (el indicador, como el de referencia), se encuentran acoplados en
uno solo, compuesto por un electrodo de vidrio (sensible al pH), en forma de varilla con un
bulbo en la parte inferior (la cual entra en contacto con la solución), y un electrodo
cilíndrico de calomel corriente que envuelve a este último, todo este integrado unido por un
cable a un panel de control digital con perillas para calibrar la temperatura y el pH de la
solución.
Es seguro que la acción del electrodo de vidrio se basa en el hecho de que existen iones
hidrógeno en el vidrio y se pueden transferir a través del vidrio de un lado al otro de la
solución, dependiendo de la naturaleza del vidrio.
El electrodo de vidrio tiene muchas ventajas sobre otros electrodos indicadores de pH. Se
puede usar con soluciones fuertemente oxidantes que reaccionarían con el hidrógeno. Se
puede usar en soluciones sin amortiguar, sin que afecte el pH.
CUETIONARIO
1.- Defina solubilidad de una sustancia.
Propiedad que presentan los sólidos y un liquido, los cuales pueden formar una mezcla
homogénea. La solubilidad depende de la naturaleza del disolventes y del soluto y de la
temperatura. Esta propiedad se extiende también a los líquidos y gases como solutos.
2.- Explique los efectos de la temperatura sobre la solubilidad de una sustancia
El efecto de la temperatura suele ser muy pronunciado. El sentido en el que la solubilidad
de una sustancia en un disolvente cambia con la temperatura, depende del calor de solución.
Si una sustancia se disuelve hasta la saturación con generación de calor, la solubilidad
disminuye al aumentar la temperatura. Por otra parte, su una sustancia se disuelve con
absorción de calor, la solubilidad crece a medida que se eleva la temperatura.
3.- Explique el fundamento teórico del equilibrio sólido – liquido en un solución
saturada.
Supongamos que se considera el equilibrio entre el soluto en solución y el soluto en estado
sólido puro. En esta situación, la solución esta saturada con relación al soluto. La condición
de equilibrio es que el del soluto debe ser el mismo en cualquier parte, esto es:
donde X2 es la fracción mol del soluto en la solución saturada y es, por lo tanto, la
solubilidad del soluto expresada como fracción mol. Si la solución es ideal. Entonces :
donde 2(T,p) es el potencial químico del soluto puro liquido. El argumento es el mismo
que el empleado para la disminución de la temperatura de congelación. Los símbolos, sin
embargo, se refieren al soluto . La ecuación correspondiente, seria:
Hfus es el calor de fusión del soluto puro y T0 la temperatura de congelación del soluto
puro. Aplicando Hfus= T0 Sfus en la ecuación (2) obtenemos:
La ecuación (2) y (3) son una expresión de la ley de la solubilidad. Según esta, ley la
solubilidad de una sustancia es la misma en todos los disolvente con los cuales forma una
solución ideal. La solubilidad de una sustancia en una solución ideal depende solo de las
propiedades de la sustancia.
CUESTIONARIO
1.- ¿ Qué es catálisis heterogénea?
Son los procesos de catálisis en que los catalizadores están en un estado
diferente al de los reactantes, a esto se les conoce como catálisis heterogénea,
las reacciones más importantes de este tipo son las reacciones en la fase
gaseosa, que son catalizadas por metales u óxidos metálicos en forma de polvo
o malla, o en estado finamente dividido sobre asbesto o sobre una superficie
porosa . El proceso de contacto para la fabricación del ácido sulfúrico
constituye un ejemplo de este tipo de reacciones, la oxidación del bióxido de
azufre que se lleva a cabo en presencia de un catalizador de platino, al igual
que la oxidación del amoniaco durante la fabricación del ácido nítrico.
Son reacciones de superficie, con la reacción después de la adsorción de los
reactivos sobre la superficie del catalizador. Un ejemplo de catálisis heterogénea en
solución es la descomposición del peróxido de hidrógeno en solución acuosa por
varios metales. Otro ejemplo es el desprendimiento de oxígeno por el clorato de
potasio fundido en presencia de bióxido de manganeso. La acción de las enzimas o
fermentos es de gran importancia en trabajos médicos y biológicos. Esta sustancia
son de naturaleza coloidal, por lo que se puede clasificar su acción como
heterogénea.
2.- Explicar el método gasométrico para la obtención de datos cinéticos.
El H2O2 en soluciones acuosas se descompone espontáneamente y lentamente según
la ecuación:
H2O2 (g) H2O (g) + ½ O2 (g)
En presencia de cationes y aniones, algunas sustancias orgánicas como
también de una serie de sustancia sólidas, la descomposición del H2O2 se acelera
considerablemente. En consecuencia, esta reacción en soluciones acuosas puede ser
una reacción catalítica homogénea o heterogénea, en dependencia del catalizador
utilizado.
El curso de la reacción se observará por medio de las mediciones de
volumen de oxígeno desprendido después de diferentes intervalos de tiempo a partir
del inicio de la reacción.
Orden de ejecución del trabajo: El vaso de reacción 1 (de la figura), se llena
con la solución del catalizador de tal manera que la altura del espacio de aire entre el
nivel y el líquido y el tapón no supere 2 cm, y se coloca en el termostato 4 a la
temperatura indicada. El vaso nivelador 3 y la bureta 2 se llena con agua. El nivel de
agua en la bureta se establece a la altura de la llave superior.
Después de 30 minutos de estar en el termostato en el vaso de reacción se
vierte una cantidad determinada de H2O2 . La solución se agita minuciosamente con
una varilla de vidrio y el vaso de reacción se tapa con un tapón. La llave superior se
mantiene abierta durante 1 o 2 min. (para que el aire sea desplazado por el oxígeno
desprendido en el vaso de reacción), luego se cierra, comunicándose de esta manera
el vaso de reacción con la bureta de gas. Al establecer los niveles de líquido iguales
en la bureta y en el vaso nivelador, se hace la primera medición y sea nota el
tiempo con el reloj, cada medición siguiente se acompaña de tal anotación, cuidando
de que el nivel de líquido en la bureta y en el vaso nivelador se mantenga siempre
igual. Es conveniente anotar el nivel de líquido en la bureta cada 2 o 5 minutos
( cuanto más alta sea la temperatura, tanto menor será el tiempo entre las
mediciones).
Después de cesar prácticamente la reacción el vaso de reacción se sumerge
en baño maría hirviendo, donde se mantiene hasta descomposición total del H2O2
(alrededor de 30 min), la reacción se considera completa si el nivel de gas en la
bureta deja de variar. Durante el calentamiento en baño maría, el vaso nivelador se
sostiene en la posición más alta.
Lograda la descomposición completa del H2O2 ,el vaso de reacción se enfría
hasta la temperatura del termostato y se mantiene en este, entre 25 a 30 minutos;
luego se mide el nivel del líquido en la bureta, igualando los niveles del líquido en
ella y en el vaso nivelador.
Partiendo de los datos experimentales se construye los gráficos de las
funciones siguientes:
1.- La diferencia de volúmenes de oxígeno en función del tiempo (a – a1)
v.s t.
2.- La velocidad de la reacción en función del tiempo Vrx vs t., la cual se
determina por la tangente del ángulo de inclinación con respecto al eje del
tiempo de la tangente a la curva (a–a1) vs t.
3.- El logaritmo de la velocidad de la reacción para diferentes intervalos de tiempo en función del logaritmo de la diferencia de los volúmenes de oxígeno desprendido.4.- El logaritmo de la diferencia de los volúmenes de oxígeno en función del
tiempo Log(a-a1) vs. t1
Los dos últimos gráficos se usan para la determinación del orden de
reacción. Luego se calcula la constante de velocidad de la reacción con ayuda del
gráfico log(a-a1) vs t y método de selección de las ecuaciones en que las
concentraciones se cambian por la diferencia de los volúmenes de oxígeno.
Donde a, es el volumen de oxígeno desprendido al descomponerse todo el
H2O2 ( se determina como la diferencia de niveles en la bureta en el momento
tomado por el inicio de la reacción y después de hervido H2O2 hasta la
descomposición total.)
Esquema del dispositivo para el estudio de la velocidad de descomposición del H2O2
por el método gasométrico.
3.- ¿Qué factores afectan la velocidad de reacción ?
En general, la velocidad de la reacción se duplica por cada 10ºC de aumento
de temperatura. El efecto de la temperatura en las reacciones que tiene lugar en
plantas y animales es de importancia especial para los estudiantes de biología.
Por otro lado, ciertas reacciones en plantas y animales parecen disminuir de
velocidad por encima de una temperatura óptima. Estas reacciones, sin embargo,
están probablemente catalizadas por un fermento que se destruye a esa temperatura
superior, por lo que es probable que estas reacciones no sean excepcionales a la
regla general que relaciona la temperatura con la velocidad de reacción.