Factores Que Afectan a la Velocidad de una Reacción Química

  En primer lugar tenemos que indicar que esta práctica va a constar de 3 partes, las cuales iremos explicando posteriormente con todos sus apartados:

 [1ª Parte] PREPARACION DE DISOLUCIONES

Con la puesta en marcha de esta práctica pretendemos varios objetivos:

• Preparar una disolución de NaHSO₃ (hidrogeno sulfito de sodio) cuya molaridad sea 0,03M
•  Preparar una disolución de KIO₃ (yodato de potasio) cuya molaridad sea 0,03M

Esta, como todas las prácticas que realizaremos a lo largo del curso, tiene un fundamento teórico:

• Una disolución es una mezcla homogénea formada por dos o más sustancias, en nuestro caso el soluto será NaHSO₃ en uno de los casos y KIO₃ en el otro, y el disolvente será el agua.
• Otro concepto utilizado es la Molaridad que indica los moles de soluto que hay por cada litro de disolución, por lo tanto en nuestro caso tenemos 0,03M que significa que de por cada litro de disolución hay 0,03 moles de NaHSO₃ o 0,03 moles de KIO₃ dependiendo de la disolución.

Los materiales y reactivos que vamos a utilizar a lo largo de la práctica:

• Matraz aforado (100 ml)
• Agua
• NaHSO₃ y KIO₃
• Balanza electrónica
• Varilla agitadora
• Vidrio de reloj
• Cucharilla o espátula
• Vaso de precipitado
• Frasco lavador
• Pipeta

Como en la realización de todas las prácticas, para seguir un orden, mantenemos una forma de proceder fija:

En primer lugar preparamos todos los materiales que vamos a utilizar en esta práctica y posteriormente comenzamos a calcular la cantidad de soluto necesario en gramos (g) para preparar 100 ml (0,1 L) de cada disolución. Por lo tanto para calcular los gramos de NaHSO₃ necesarios para preparar la disolución de 0,03M debemos utilizar la masa molar de dicho compuesto (104 g/mol) y el volumen de disolución que queremos preparar (0,1 L).

         

Tras haber realizado los cálculos observamos que son necesarios 0,312 g de NaHSO₃ para preparar una disolución de 0,03M. Seguidamente, para poder calcular los gramos (g) de KIO₃ que necesitamos para preparar la disolución de 0,03M debemos utilizar la masa molar de dicho compuesto (214 g/mol) y el volumen de disolución que queremos preparar (0,1 L).

Tras haber realizado los cálculos observamos que son necesarios 0,642 g de KIO₃ para preparar una disolución de 0,03M.

Posteriormente, tras haber obtenido los resultados de las masas necesarias, pasamos a conseguir esa cantidad de reactivo haciendo uso del vidrio de reloj, una cucharilla o espátula y el recipiente en el que conservamos el reactivo. Usamos la cucharilla para extraer una cantidad indeterminada de reactivo (NaHSO₃) que con suaves golpes sobre su lateral iremos echando sobre el vidrio de reloj que se encuentra sobre una balanza electrónica, en ese caso pararemos de echar NaHSO₃ cuando la balanza indique 0,312 g.

Esto mismo haremos para conseguir 0,342 g de KIO₃, pero ahora no paramos de echar reactivo en el vidrio de reloj hasta llegar a la cantidad indicada anteriormente.

Después de tener la cantidad de reactivo necesaria, vertimos el contenido de cada vidrio de reloj en un vaso de precipitado diferente, intentando que en el vidrio no quede nada de reactivo utilizando un frasco lavador. Tras este paso echamos un poco de agua en cada recipiente y comenzamos a agitar hasta que el KIO₃ y el NaHSO₃ se hayan disuelto completamente haciendo uso de una varilla agitadora. Posteriormente vertimos cada disolución homogénea en un matraz aforado de 100 ml diferente, el cual rellenaremos con agua, con ayuda de una pipeta; hasta llegar al volumen de 100 ml de disolución.

[2ª Parte] INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA VELOCIDAD DE REACCIÓN

Con la puesta en marcha de esta práctica pretendemos varios objetivos:

• Demostrar si la temperatura de los reactivos afecta a la velocidad de la reacción

 Esta, como todas las prácticas que realizaremos a lo largo del curso, tiene un fundamento teórico: 

•  Teoría de las colisiones; nos explica como al aumentar la temperatura de los reactivos aumenta a su vez el número de choques entre sus partículas y provocando un mayor número de choques eficaces en un menor tiempo, que hacen que la reacción tenga lugar en un periodo de tiempo menor.

En esta práctica en concreto vamos a formar otro bloque al que vamos a llamar metodología, en el que incluiremos: 

• Material y reactivos

o   Disoluciones de KIO₃ y NaHSO₃

o   Vaso de precipitado

o   2 pipetas

o   Cronómetro

o   Termómetro

o   Gradilla con 6 tubos de ensayo

o   Bombona, soporte, nuez, aro, rejilla

• Forma de Proceder:

En primer lugar tras preparar el material, nombramos los tubos de ensayo (A₁, A₂,A₃, B₁, B₂, B₃). En los tubos denominados con la letra A añadiremos 5 ml de la disolución de NaHSO₃ utilizando una pipeta, mientras que en los tubos denominados con la letra B añadiremos 5 ml de la disolución de KIO₃ utilizando otra pipeta. Después de haber realizado este paso, comenzamos a hacer reaccionar los reactivos que contienen los tubos de ensayo A₁ y B₁. En este caso los haremos reaccionar a temperatura ambiente (20ºC) y mediremos el periodo de tiempo que abarca la reacción. Tras medir el tiempo con el cronómetro lo anotaremos en una tabla de recogida de datos. Seguidamente para observar si la temperatura de los reactivos afecta a la velocidad de la reacción aumentamos la temperatura de los reactivos contenidos en los tubos A₃ y B₃ haciendo uso de un vaso de precipitado con agua que calentaremos hasta 56ºC gracias a la utilización de una bombona, un mechero, el soporte y los materiales nombrados anteriormente junto a éste último. Tras haber conseguido la temperatura deseada en los reactivos los hacemos reaccionar rápidamente para evitar el menor de los cambios de temperatura en los reactivos. Al medir el tiempo que los reactivos han tardado en reaccionar observamos que es mucho menor al obtenido en los reactivos a temperatura ambiente. Por lo tanto podemos decir que un cambio de temperatura (a mayor) influye en la velocidad de la reacción ya que ocurre a mayor velocidad. Pero,  ¿qué pasará si lo hacemos al contrario, es decir, disminuyendo la temperatura de los reactivos? Pues para comprobarlo usamos los dos últimos tubos de ensayo (tubos A₂ y B₂) con reactivos que teníamos en nuestra gradilla. Los introducimos en un vaso de precipitado con hielo y agua para disminuir su temperatura has 4ºC. Tras haber conseguido la temperatura deseada en los reactivos los hacemos reaccionar rápidamente para evitar el menor de los cambios en su temperatura. Al medir el tiempo que los reactivos han tardado en reaccionar completamente podemos decir que ha cambiado con respecto a los dos casos anteriores ya que ha ocurrido en un periodo de tiempo de mayor duración al de los otros reactivos. Para concluir con este apartado debemos indicar los datos recogidos a lo lardo de la experiencia en una tabla de recogida de datos: 

	A1 + B1	A2 + B2	A3 + B3
Tª (ºC)	20	4	56
t (min)	01:05:30	03:08:72	00:15:90

Para finalizar con esta parte de la práctica podemos indicar las conclusiones obtenidas a través de su realización:

• Tras la realización de esta experiencia podemos concluir diciendo que la temperatura de los reactivos es un factor que verdaderamente influye en la velocidad de reacción, ya que como hemos podido observar a lo largo de la realización de la práctica si hacemos reaccionar dos reactivos a temperatura ambiente tardan en reaccionar x tiempo, si aumentamos la temperatura de dichos reactivos, la velocidad de reacción aumentará ya que se cumple la teoría de las colisiones explicada en el apartado de fundamento teórico, y si finalmente disminuimos la temperatura de los reactivos utilizados podemos observar que la velocidad de la reacción disminuirá ya que se producen un menor número de choques entre las partículas de los reactivos y por lo tanto un menor número de choques eficaces que gracias a la rotura de los enlaces propicia la creación de los productos.

[ 3ª Parte ] INFLUENCIA DE LA CONCENTRACIÓN EN LA VELOCIDAD DE REACCIÓN

Con la puesta en marcha de esta práctica pretendemos varios objetivos:

• Demostrar si la concentración de los reactivos afecta a la velocidad de la reacción 

Esta, como todas las prácticas que realizaremos a lo largo del curso, tiene un fundamento teórico:

• La mayoría de las reacciones químicas se efectúan con los reactivos en disolución, por lo que de acuerdo con la teoría de colisiones, al aumentar la concentración de las sustancias en disolución se producirán más choques y con ello se favorecerá la probabilidad de que se rompan los enlaces entre los reactivos y de que se formen nuevos enlaces en los productos de reacción y en consecuencia se aumente la velocidad de reacción. 

En esta práctica en concreto vamos a formar otro bloque al que vamos a llamar metodología, en el que incluiremos: 

•  Materiales y reactivos:

                  o   Gradilla
                  o   6 tubos de ensayo

                  o   Disoluciones de KIO₃ y de NaHSO₃

                  o   2 Pipetas 

• Forma de Proceder:

 En primer lugar tras preparar el material necesario, nombramos los tubos de ensayo (A₁ A₂ A₃ B₁ B₂ B₃) usando un rotulador permanente. En los tubos denominados con la letra B añadimos 5 ml de la disolución de
KIO₃, utilizando una pipeta,mientras que en los tubos denominados con la letra A añadiremos 5 ml de NaHSO₃ en el A₁, 4 ml de NaHSO₃ y 1 ml de H₂O en el A₂ y 3 ml de NHSO₃ y 2 ml de H₂O en el A_3, utilizando diferentes pipetas para cada disolución. Después de haber realizado este paso, comenzamos a hacer reaccionar los reactivos que contiene los tubos de ensayo con el número 1 y mediremos el periodo de tiempo que abarca la reacción. Tras medir el tiempo con el cronómetro lo anotamos en una tabla de recogida de datos. Seguidamente para observar si la concentración de los reactivos afecta a la velocidad de reacción diluimos los cuatro mililitros de NHSO₃ con un mililitro de H₂O para obtener el mismo volumen de disolución en ambos tubos de ensayo. Tras haber conseguido disminuir la concentración en el tubo de ensayo que contenía 4 ml de NHSO₃, hacemos reaccionar los tubos que poseen el número 2.
 Al medir el tiempo que los reactivos han tardado en reaccionar observamos que es algo mayor al obtenido en los reactivos cuya concentración no hemos alterado. Por lo tanto podemos decir que un cambio de concentración (a menos) influye en la velocidad de la reacción ya que ocurre a menor velocidad, para comprobar si verdaderamente influye a la velocidad de reacción utilizamos los dos últimos tubos de ensayo para verificarlo (los que poseen el número 3). En el tubo B tenemos 5 ml de KIO₃

mientras que en el A tenemos 3 ml de NHSO₃

y 2 ml de H₂O que hemos añadido para obtener el mismo volumen de disolución. Los hacemos reaccionar y comprovamos que la velocidad de la reacción disminuye aún más (es menor que las anteriormente hechas). Para concluir con este apartado debemos indicar los datos recogidos a lo largo de la experiencia en un tabla de recogida de datos: 

Concentración X ml NHSO3 5 ml de dln	5 ml NHSO3 5 ml de dln	4 ml NHSO3 5 ml de dln	3 ml NHSO3 5 ml de dln
Tiempo (min)	00:21:04	00:42:36	01:28:13

Para finalizar con esta parte de la práctica podemos indicar las conclusiones obtenidas a través de su realización:

• Tras la realización de esta experiencia podemos concluir diciendo que la concentración de los reactivos es un factor que verdaderamente influye en la velocidad de la reacción, ya que como hemos podido observar a lo largo de la realización de la práctica si hacemos reaccionar dos reactivos cuya concentración 0,03M tardan en reaccionar X tiempo, si disminuimos la concentración de uno de ellos añadiendo 1 ml de H₂O y los hacemos reaccionar, la velocidad de reacción disminuirá ya que tine menos superficie de contacto, por así decirlo, y si finalmente disminuimos la concentración de uno de los dos, que quedan por reaccionar, añadiendo 2 ml de H₂O y los hacemos reaccionar, observamos que la velocidad es aún menor que la obtenida en la anterior reacción, ya qeu como antes he explicado la superficie de contacto es menor, es decir, que al haber menos cantidad de soluto en un mismo volumen de disolución es más difícil que las partículas choquen y que se produzca un choque eficaz que de lugar a la rotura de los enlaces.

Determinación de la Densidad de un Líquido (agua)

Con la puesta en marcha de esta práctica pretendemos alcanzar varios objetivos:

• Aprender a usar correctamente la balanza monoplato y la pipeta
• Determinar la densidad de un líquido

Como toda práctica se basa en un fundamento teórico esta no va a ser una excepción, por lo tanto incluimos en este informe este apartado en el que explicaremos la parte teórica en la que se apoya la práctica:

• La densidad es una propiedad característica de una sustancia pura y se defina como la masa que tiene la unidad de volumen de un cuerpo. En el S.I. se mide en kilogramo por metro cúbico (kg/m3)

En todas las prácticas es necesario utilizar el material adecuado para realizar una buena experiencia, aqui os dejamos el material necesario en esta ocasión:

• Balanza monoplato
• Preobeta
• Pipeta
• Matraz Erlenmeyer
• Fraco lavador con agua destilada

Forma de Proceder:

En primer lugar organizamos el material que vamos a utilizar posteriormente (balanza monoplato, matraz Erlenmeyer, probeta, frasco lavador con agua destilada y pipeta). Tras preparar el material comenzamos añadiendo agua destilada a la probeta, para posteriormente poder extraer 10 ml de agua con la pipeta. Mientras extraemos el agua absorbiendo por el extremo de la pipeta hasta la medida deseada, los compañeros miden la masa del matraz Erlenmeyer para después poder restar la cantidad numérica obtenida (113,38g) a la masa resultante de haber pesado el matraz junto con el agua. 

Comenzamos la parte más importante de la práctica añadiendo los 10 ml de agua en el matraz para posteriormente poder medir la masa del conjunto. Al dato obtenido le restamos la cantidad numérica que representa la masa del matraz, en nuestro caso 113,38g, para poder obtener la masa real que equivale al volumen de 10 ml. Después de haber medido la masa de esos 10 ml de agua añadimos otros 10 ml para que, en total, ahora podamos medir la masa equivalente a 20 ml de agua. De esta forma vamos aumentando el volumen del agua destilada en el matraz Erlenmeyer añadiendo 10 ml cada vez que vayamos a tomar una medida. Así las masas obtenidas corresponderan a volúmenes tales como 10 ml, 20 ml, 30 ml, 40 ml y 50 ml.

Todos los datos que vamos obteniendo a lo largo de la práctica, tanto de masa como de volumen, son recogidos en una tabla de valores a partir de la cual podremos obtener la densidad media del agua después de haber realizados varios cálculos. 

Tras realizar una recogida de todos los datos obtenidos hemos obtenido la siguiente tabla:

masa (g)	9,76	19,73	29,73	39,67	49,93
volumen (ml)	10	20	30	40	50
densidad (g/ml)	0,976	0,9865	0,992	0,992	0,998

 Los datos de la densidad que aparecen en la tabla los hemos obtenido dividiendo la masa del agua entre el volumen, por ejemplo, la densidad de 10 ml de agua es: (9,76 g) / (10 ml) = 0,976 g/ml. Por este método vamos calculando las diferentes densidades que observamos en la tabla.

Las densidades de la tabla mencionada anteriormente nos serviran para que finalmente podamos obtener la densidad media tras sumar los datos obtenidos y dividirlos entre el número de densidades; entonces tenemos, la densidad media del agua es: (0,976 g/ml + 0,9865 g/ml + 0,992 g/ml + 0,992 g/ml + 0,998 g/ml) / 5 = 0,9889 g/ml.

Si tenemos en cuenta que la densidad real del agua es 1 g/ml podemos observar que en alguna de las medidas hemos cometido un margen de error. Para poder saber el margen de error cometido tras la toma de medidas vamos a calcular el Error Relativo. Se calcula mediante la siguiente fórmula: Er = [(Ea [error absoluto]) / (Vr [valor real])] · 100. Utilizando esta fórmula y apartir de varios datos (densidad real del agua = 1 g/ml, V. obtenido = 0,9889 g/ml y E. absoluto = 0,0111) hemos obtenido el siguiente resultado:

Er = [(0,0111) / 1] · 100 = 1,11 %