Objetivo
El propósito de esta investigación es determinar el efecto que tienen las temperaturas variables sobre la velocidad de una reacción.
Introducción
Basado en la Teoría Cinética Molecular, la idea central del modelo de colisión es que las moléculas deben chocar para reaccionar. Por tanto, cuanto mayor sea el número de colisiones por segundo, mayor será la velocidad de reacción.
La energía de colisión depende directamente de la energía cinética de las partículas que chocan y la temperatura es una medida de la energía cinética promedio de las partículas en una sustancia.
Así, a medida que aumenta la temperatura de una sustancia, aumenta la energía cinética promedio de las partículas. En consecuencia, habrá un mayor número de colisiones por segundo y una mayor velocidad de reacción.
Materiales
- Agua destilada
- Matraz Erlenmeyer
- Cilindro graduado
- Mechero Bunsen
- Soporte vertical
- Abrazadera de anillo
- Termómetro
- Cronógrafo
- Papel de lija
- Balance de masa
- Hielo
- HCl (acuoso)
- mg(es)
Procedimiento
- Cree 50,0 ml de 2,00 M de HCl(ac) utilizando 16 ml de ácido clorhídrico y 34 ml de agua destilada.
- Vierta 50,0 ml de solución diluida en el matraz Erlenmeyer.
- Mida 0,200 g de Mg(s). Asegúrate de limpiar el magnesio con la lija antes de pesarlo, para eliminar posibles impurezas.
- Instale un soporte de retorta con abrazadera anular y mechero Bunsen.
- Calentar los 50,0 ml de HCl(ac) a 70,0 oC.
- Coloque 0,200 g de Mg(s) en HCl(acuoso) calentado.
- Utilice un cronómetro para registrar el tiempo de reacción de principio a fin.
- Realice los pasos 1 a 7 tres veces para obtener 3 pruebas.
- Realice los pasos 1 a 8 con HCl(ac) a 40,0 oC y 10,0 oC, manteniendo constante la cantidad de Mg(s)
Observaciones
Tabla 1: Observaciones para la Temperatura 1
Ensayo #Temperatura del HCl (±0,05ºC)masa de mg
(±0,001 g)
Tiempo de reacción
(±0,001 s)170.00.20030.08270.00.19829.41370.00.19730.52
Tabla 2: Observaciones para la Temperatura 2
Ensayo #Temperatura del HCl (±0,05°C)masa de mg
(±0,001 g)
Tiempo de reacción
(±0,001 s)140.00.19937.28240.00.20436.59340.00.19837.89
Tabla 3: Observaciones para la Temperatura 3
Ensayo #Temperatura del HCl (±0,05ºC)masa de mg
(±0,001 g)
Tiempo de reacción
(±0,001 s)110.00.19945.84210.00.19844.54310.00.19945.12
Cálculos y procesamiento de datos
Calcular la masa y el tiempo promedio
Tabla 4: Valores promedio de temperatura y tiempo
Temperatura de HCL(aq) (±0,05ºC) Masa de Mg(s) (±0,001g)1,5%)Hora(s) (±0,003 s)70.000.2030.0040.000.2037.2510.000.2045.17
Calcular moles de Mg(s)
Tabla 5: Velocidad de reacción del Mg con HCl
Temperatura de HCL(aq) (±0,05oC)Masa de Mg(s) (1,50%)Tiempo (s) (±0,003s)Tasa de reacción (±3,00%)700.20030.000.0067400.20037.250.0054100.20045.170.0044
Gráfico 1: Temperatura del HCl frente a velocidad de reacción
El gráfico 1 muestra la relación entre el cambio de temperatura y la velocidad de reacción. La tendencia muestra que a medida que aumenta la temperatura del HCl, también aumenta la velocidad de reacción. Esta es una relación polinómica, lo que implica que la velocidad de reacción aumenta exponencialmente en relación con el aumento de temperatura.
Conclusión y evaluación
Como se analizó en la introducción, la relación entre temperatura y velocidad de reacción se explica a través del modelo de colisión y la teoría cinética molecular. Estas dos teorías justifican el correspondiente aumento de ambos factores. La teoría cinética molecular afirma que la temperatura es una medida de la energía cinética promedio de las partículas.
Por lo tanto, debido al aumento de temperatura, la energía cinética promedio de las partículas aumenta proporcionalmente, lo que resulta en una mayor entropía general. Por lo tanto, debido a un aumento en la energía cinética promedio de las partículas, la velocidad de colisión aumenta proporcionalmente, lo que resulta en una mayor velocidad de reacción.
En conclusión, este experimento logró determinar la relación entre la temperatura y la velocidad de reacción. Demostró que la temperatura y la velocidad de reacción aumentan proporcionalmente debido a un mayor número de colisiones.
Aunque el experimento logró mostrar la relación discutida anteriormente, existen algunos errores asociados con este experimento que podrían haber obstaculizado la precisión de los resultados. Este error asciende aproximadamente al 3%, lo que es insignificante en comparación con la tendencia general. Sin embargo, en lo que respecta a velocidades de reacción específicas, afectan la precisión.
Un factor que podría haber afectado la precisión de este experimento es el hecho de que cada solución de HCl se diluyó por separado. Esto permite un mayor error ya que cada vez que se mide algo hay un error asociado con el equipo utilizado. Esto podría haberse evitado preparando una gran cantidad de HCl en la concentración deseada al comienzo del experimento.
Otro factor que podría haber afectado la precisión es la fluctuación de la temperatura ambiente durante este experimento. Esto podría haber aumentado o disminuido la temperatura del HCl durante la reacción. Para evitar este problema, la reacción debe realizarse en una habitación cerrada con una temperatura ambiente estable.
Además, algunas reacciones pueden acelerarse dependiendo de la cantidad de luz a la que estén expuestas. Este experimento se realizó en un salón de clases abierto con luces brillantes y ventanas abiertas. Así, esta luz podría haber aumentado la energía de las partículas que participan en la reacción, y por tanto aumentar la imprecisión porque se trata de un factor externo que afecta a la velocidad de reacción. Una vez más, esto se puede evitar realizando el experimento en una habitación cerrada.
En conclusión, aunque hubo algunos errores asociados con este experimento, logró determinar la relación entre la temperatura y la velocidad de reacción. Demostró que la temperatura y la velocidad de reacción aumentan proporcionalmente debido a un mayor número de colisiones.