Cinetica Lab 1

Universidad de Santiago de Chile

Facultad de Ingeniería

Departamento de Ingeniería Química

LABORATORIO N° 1:

“REACTOR BATCH ISOTERMICO: CINETICA DE LA DECOLORACION ALCALINA DE LA FENOLFTALEINA”

Curso: Cinética y Reactores Químicos.Integrantes: Gabriel Jabalquinto Sergio Navarro Cossette SandovalProfesor: Pablo DonosoAyudantes: Ivo Almarza

Juan LoureiroFecha Experiencia: 15 de mayo de 2015 Fecha Entrega: 5 de junio de 2015

1. RESUMEN

La experiencia a realizar el pasado jueves 14 de mayo del 2015 en las dependencias del departamento de ingeniera Química de la Universidad de Santiago de Chile tuvo como objetivo general analizar el paso reversible de la reacción de decoloración de fenolftaleína en medio alcalino en un reactor batch a escala de laboratorio.

El reactor Batch (discontinuo) termostatizado y agitado, contenía en su interior una solución de fenolftaleína e hidróxido de sodio (NaOH). La medición de la decoloración fue realizada con un fotocolorímetro con el que se midió el valor de la absorbancia de la solución de fenolftaleína en intervalos de 10 segundos, hasta que el valor de la absorbancia fue constante. Este procedimiento fue realizado en cuatro corridas experimentales en las que se cambió la concentración y la temperatura de la solución.

Por medio de la ecuación de velocidad se demostró que a través del tiempo la velocidad de reacción disminuye y que las constantes de velocidad aumentan con la temperatura.

De acuerdo a la obtención de los datos de la energía libre de Gibbs se determinó que la reacción ocurre de manera espontánea favoreciendo la formación de productos, al igual que en el efecto sal. A través de la entropía se determinó que además de ser espontánea es una reacción irreversible. Con la información respectiva al calor molar se pudo determinar que la reacción corresponde al tipo endotérmica.

2. INDICE

3. OBJETIVOS

3.1 Objetivos Generales

3.1.1 Determinar experimentalmente la ecuación de velocidad y las constantes cinéticas de la reacción de decoloración alcalina de fenolftaleína en un reactor discontinuo agitado a escala de laboratorio.

3.1.2 Estudiar cualitativa y cuantitativamente el equilibrio químico del dianión de fenolftaleína en solución acuosa de hidróxido de sodio.

3.1.3 Verificar experimentalmente el pseudo primero orden de la reacción en estudio.

3.1.4 Analizar el efecto de la fuerza iónica de la solución sobre la velocidad de reacción.

3.2 Objetivos específicos

3.2.1 Calcula la energía de activación3.2.2 Calcular las constantes cinéticas k1 y k2

3.2.3 Calcular la energía libre de Gibbs, entropía 3.2.4 Calcular la fuerza iónica

4. MARCO TEÓRICO

4.1 Reactor discontinuo

El reactor discontinuo también denominado reactor intermitente o Batch, es un equipo en cuyo interior ocurren reacciones químicas homogéneas, este equipo de sistema cerrado, posee un sistema de agitación constante, lo que permite una composición uniforme en todos los puntos del reactor para un instante de tiempo dado. La reacción se lleva a cabo en régimen no estacionario, por lo que las concentraciones varían en el tiempo.

En el reactor discontinuo se efectúan una serie de etapas sucesivas

1. Carga del material en el equipo2. Preparación del material para su transformación 3. Reacción se lleva a cabo 4. Descarga del producto obtenido5. Limpieza del equipo

4.1.1 Ventajas

1. Mayor flexibilidad para la elaboración de diversos tipos de productos a distintas capacidades

2. Menores gastos de inversión en instalaciones3. Muy fácil de limpiar4. Elevada conversión por cada unidad de volumen en cada etapa

4.1.2 Desventajas

1. Tiempos muertos de producción2. Volúmenes de producción bajos3. Mayor costo en la mano de obra

4.1.3 Balance de materia

Como la carga y descarga se realizan antes y después de la reacción, estos flujos son nulos y el balance de materia es

(Desaparición delreactante por

reacciónquímica)=−( Acumulacióndelreactante enel

volumendecontrol)

4.1.4 Velocidad de reacción

La velocidad de reacción se refiere a la variación de moles de un reactivo o producto en el tiempo, está relacionada con la composición de las sustancias, la temperatura y la presión (en sistemas gaseosos). Si se refiere a la velocidad de reacción de un reactivo, se denomina desaparición y esta es de signo negativo, si se refiere a la velocidad de reacción de un producto se denomina formación.

r A=f (temperatura , composición)

En condiciones isotérmicas se define una constante cinética de la reacción, que se denomina con la letra k

r A=k∗f (composición)

Considerando que es reactor está perfectamente agitado, y que en cualquier punto del reactor se tiene la misma composición, en un tiempo dado, y el volumen del reactor permanece constante:

Ecuación 4.1.4.1

r A V =−d N A

dt

Dónde:

(-)=desaparición de A

NA =moles de a formados

V= volumen de fluido

t=tiempo

rA= velocidad de reacción

Para la reacción química

aA+bB → cC+dD

Donde

A,B: reactivos

C,D: productos

a,b,c,d: moles

4.1.5 Reacciones no elemental

Las reacciones no elementales difieren sus expresiones cinéticas de las estequiometrias. Las reacciones reversibles pueden analizarse como dos reacciones elementales (expresión cinética y estequiometrias iguales), en sentido directo e indirecto.

A+B⇄C+D

La velocidad de desaparición de A

r A=k1CA CB

La velocidad de formación de A

r A=k 2CC CD

En el equilibrio las velocidades de formación y desaparición son iguales

k 1C AC B=k 2CC CD

Entonces se define la conste de equilibrio Keq

Ecuación 4.1.5.1

K eq=k1k2

=[CC ] [CD]

[C A ] ¿¿

La constante de equilibrio está relacionada con variables termodinámicas como la energía libre de Gibbs y la entropía.

Ecuación 4.1.5.2

∆ G=−RTLn ( K eq )=∆ H−T ∆ S

4.1.5.1 Energía libre de Gibbs (G)

Es un potencial termodinámico, posee dimensiones de energía, la energía libre de Gibbs es conocer o calcular la variación de energía de una reacción usando los valores de dicha energía estándar de formación de las diferentes sustancias participantes.

Según las condiciones de la energía libre de Gibbs

-Reacción espontánea ∆G<0

-Reacción no espontanea ∆G>0

-.Sistema en equilibrio ∆G=0

4.1.5.2 Entropía (S)

La entropía es una función de las variables termodinámicas de un sistema, tales como presión, temperatura y volumen. La entropía describe el grado de “desorden” en un sistema. Cuando la entropía de formación es positiva, implica la generación de un proceso en forma espontánea. Si la entropía de formación es negativa, implica que se debe aportar energía o trabajo para la formación del producto, dado que esta reacción no sucederá en forma espontánea.

4.1.5.3 Calor de reacción (H)

Es una función de estado que refiere el contenido en calor de un sistema termodinámico, es la energía contenida en las sustancias. En una reacción química si ∆H<0 reacción exotérmica (se desprende calor), ∆H>0 reacción endotérmica (se absorbe calor).

4.1.6 Ley de Lambert-Beer

La ley de Lambert-Beer establece que la absorbancia está directamente relacionada con la concentración de la especie y que al aumentar la temperatura, la absorbancia disminuye, debido al aumento de la velocidad de reacción.

Ecuación 4.1.6.1

lnAθ−A eq

A0−A eq

=−k1+k2

4.1.7 Teoría de Arrhenius

La teoría de Arrhenius es una aproximación que plantea predicciones de las teorías de colisión y del estado de transición para la dependencia de la constante de velocidad de una reacción química con la temperatura.

Ecuación 4.1.7.1

k=k0 e− ERT

Dónde

k: constante de velocidad de la reacción

k0: factor de frecuencia

E: energía de activación de la reacción

R: constante de los gases ideales

T: temperatura

4.1.8 Efecto sal

El efecto sal representa una relación de variaciones de las constantes de velocidad, dependiendo de las cargas de los iones en solución.

Ecuación 4.1.8.1

Logk=log kod+1,02Za Zb√ μ

Dónde

k: constante de velocidad

kod: constante de velocidad a dilución infinita

μ: fuerza iónica

Z: carga eléctrica del ion

4.1.9 Fuerza iónica

La fuerza iónica en una solución se presenta en función de las concentraciones de los iones y sus respectivas cargas, así esta fuerza se presenta entre el tipo de cargas de los iones.

Ecuación 4.1.9.1

μ = 12∑ ¿i mi Z i

2 ¿

Donde

m: molalidad

Z: carga eléctrica del ion.

5. EQUIPOS, MATERIALES, REACTIVOS Y PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

EQUIPOS, MAETRIALES Y REACTIVOS.

Balón de 3 bocas Isotérmico.

Bomba Peristáltica.

Espectrofotómetro.

Baño Térmico.

Pinzas Metálicas.

Mangueras.

Agitador.

Solución de Fenolftaleína 0.025 M

Hidróxido de Sodio (NaOH) en escamas.

Matraces de Aforo 500 mL.

Pizeta con agua destilada.

Cronometro.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

Se prepararon 6 soluciones de 500ml de NaOH, 1 de 0,15M; 4 de 0,2M; 1 de 0,25M.

Sobre un baño térmico se instaló un balón de 3 bocas isotérmico, sujeto con pinzas metálicas en una rejilla vertical, en una de las bocas del balón se introdujo una manguera que se conectaba con una bomba peristáltica para la circulación de la solución, la manguera se conectó a un espectrofotómetro, donde otra manguera se conectaba a otra boca del balón donde recirculaba la solución. Se introdujo un agitador dentro del balón por la boquilla más amplia procurando que este no tocara la pared del recipiente.

Se verifico que el montaje, estuviera bien conectado.

Se fijó una temperatura de 25°C en el baño térmico,

Se agregó la solución de 0,15M de NaOH al balón, se encendió el agitador, posteriormente el espectrofotómetro. Luego se agregaron 0,5 ml de fenolftaleína 0,025 M, se inició el cronometro.

Se comenzó a registrar los valores de la absorbancia cada 2 s, hasta que los valores se mantuvieran constantes.

Una vez finalizada la toma de datos, se midió la temperatura del sistema.

Se apagó el agitador y la bomba peristáltica, las mangueras se introdujeron en un vaso precipitado de 500ml con agua destilada y se encendió la bomba peristáltica para limpiar el sistema, y de esta forma no tener alteraciones con las posteriores corridas.

Se realizaron 5 corridas más a 0,2M y 0,25 M de NaOH, donde se siguió el mismo procedimiento, pero con las temperaturas correspondientes.

.

Figura 6.2.1 Montaje Reactor Batch isotérmico: Cinética de la decoloración alcalina de la fenolftaleína.

6. DATOS Y RESULTADOS6.1 Datos.

Corrida [NaOH] [NaCl] Temperatura [°C]1 0.15 0 252 0.20 0 253 0.25 0 254 0.20 0 355 0.20 0 456 0.20 0.20 25

Tabla 6.1.1: Datos de las Corridas experimentales.

Tabla 6.1.2: Corrida Experimental 1. Absorbancia vs Tiempo.

Tiempo (s) Absorbancia Ln(Abs[t]-Abs[eq]) Tiempo (s) Absorbancia Ln(Abs[t]-Abs[eq])

98 0.95 -0.089618409 342 0.507994 -0.750195953102 0.939994 -0.100622867 346 0.505994 -0.754439775106 0.924994 -0.117349879 350 0.499994 -0.767280384110 0.914994 -0.128658712 354 0.495994 -0.775933315114 0.904994 -0.140096898 358 0.491994 -0.784661773118 0.894994 -0.151667432 362 0.487994 -0.793467088122 0.884994 -0.163373412 366 0.477994 -0.815825679126 0.879994 -0.169278193 370 0.471994 -0.829484793130 0.864994 -0.18720466 374 0.469994 -0.834079608134 0.854994 -0.199336697 378 0.467994 -0.838695633138 0.849994 -0.20545836 382 0.467994 -0.838695633142 0.834994 -0.224051463 386 0.459994 -0.857375806146 0.819994 -0.24299683 390 0.451994 -0.876411582150 0.809994 -0.255829463 394 0.449994 -0.881227688154 0.811994 -0.253249728 398 0.447994 -0.886067102158 0.805994 -0.261008983 402 0.439994 -0.905662413162 0.799994 -0.268828915 406 0.437994 -0.910621831166 0.789994 -0.281999582 410 0.437994 -0.910621831170 0.769994 -0.308873023 414 0.431994 -0.925649388174 0.767994 -0.311600518 418 0.429994 -0.93070918

178 0.751994 -0.333692504 422 0.427994 -0.935794704182 0.737994 -0.353431638 426 0.419994 -0.956399439186 0.727994 -0.367773448 430 0.413994 -0.972136478190 0.725994 -0.370666659 434 0.409994 -0.982767129194 0.713994 -0.388203943 438 0.407994 -0.988125137

(Continuación) Corrida Experimental 1. Absorbancia vs tiempo.198 0.709994 -0.394118722 442 0.407994 -0.988125137202 0.705994 -0.400068695 446 0.405994 -0.993512007206 0.699994 -0.409060564 450 0.401994 -1.004373592210 0.697994 -0.412075911 454 0.399994 -1.009848947214 0.689994 -0.424229055 458 0.397994 -1.015354447218 0.685994 -0.430361466 462 0.395994 -1.020890426222 0.679994 -0.439631178 466 0.389994 -1.037684654226 0.669994 -0.455274241 470 0.389994 -1.037684654230 0.665994 -0.461600634 474 0.385994 -1.049039574234 0.659994 -0.471165904 478 0.379994 -1.066317427238 0.649994 -0.487314196 482 0.371994 -1.089828975242 0.639994 -0.503727542 486 0.369994 -1.095794263246 0.637994 -0.507042788 490 0.369994 -1.095794263250 0.627994 -0.523785913 494 0.368994 -1.098790305254 0.619994 -0.537385228 498 0.367994 -1.101795349258 0.609994 -0.554648645 502 0.362994 -1.116957538262 0.607994 -0.558137381 506 0.360994 -1.123087375266 0.605994 -0.561638332 510 0.357994 -1.132353164270 0.601994 -0.568677219 514 0.359994 -1.126166442274 0.595994 -0.579329329 518 0.357994 -1.132353164278 0.589994 -0.59009613 522 0.357994 -1.132353164282 0.587994 -0.593710979 526 0.349994 -1.157490062286 0.579994 -0.608302482 530 0.347994 -1.163874271290 0.569994 -0.626846463 534 0.341994 -1.183275153294 0.559994 -0.645740831 538 0.339994 -1.189826668298 0.549994 -0.664999082 542 0.339994 -1.189826668302 0.549994 -0.664999082 546 0.339994 -1.189826668306 0.541994 -0.680677254 550 0.338994 -1.193118592310 0.537994 -0.688609491 554 0.332994 -1.213101007314 0.535994 -0.692599331 558 0.329994 -1.223243973318 0.529994 -0.70466526 562 0.314994 -1.2755619322 0.529994 -0.70466526 566 0.309994 -1.293627672326 0.527994 -0.708719807 570 0.309994 -1.293627672330 0.519994 -0.725104417 574 0.309994 -1.293627672334 0.509994 -0.745970065 578 0.309994 -1.293627672338 0.507994 -0.750195953 582 0.309994 -1.293627672



48 0.492002 -0.735132351 224 0.319002 -1.18272677550 0.488002 -0.743510381 226 0.316002 -1.19256479152 0.486002 -0.747725866 228 0.314002 -1.19917765354 0.485002 -0.749840291 230 0.312002 -1.20583453656 0.484002 -0.751959196 232 0.309002 -1.21590369558 0.479002 -0.762621597 234 0.302002 -1.23980034760 0.478002 -0.764767787 236 0.300002 -1.24673417862 0.476002 -0.769074037 238 0.298002 -1.25371642364 0.476002 -0.769074037 240 0.295002 -1.26428205966 0.474002 -0.77339891 242 0.292002 -1.27496052168 0.470002 -0.782105178 244 0.289002 -1.28575424570 0.468002 -0.786486903 246 0.287002 -1.29301533472 0.466002 -0.790887912 248 0.284002 -1.3040067974 0.465002 -0.793095701 250 0.284002 -1.3040067976 0.462002 -0.799748466 252 0.283002 -1.30769762178 0.461002 -0.801975926 254 0.280002 -1.31885255980 0.459002 -0.806445786 256 0.278002 -1.32635891882 0.457002 -0.810935716 258 0.275002 -1.33772517484 0.456002 -0.813188264 260 0.273002 -1.34537509186 0.454002 -0.817708638 262 0.272002 -1.34922210888 0.452002 -0.822249539 264 0.270002 -1.35696082790 0.449002 -0.829099788 266 0.268002 -1.36475990192 0.448002 -0.831393672 268 0.265002 -1.3765737694 0.446002 -0.835997286 270 0.262002 -1.38852885696 0.443002 -0.842942691 272 0.260002 -1.39657906898 0.442002 -0.845268587 274 0.256002 -1.412876558

100 0.440002 -0.849936672 276 0.253002 -1.425276383102 0.438002 -0.85462665 278 0.252002 -1.429444063104 0.436002 -0.859338728 280 0.250002 -1.437831896106 0.432002 -0.868830022 282 0.248002 -1.44629068108 0.430002 -0.873609666 284 0.246002 -1.454821627110 0.429002 -0.876008083 286 0.243002 -1.467756075112 0.429002 -0.876008083 288 0.240002 -1.480860018114 0.426002 -0.88323804 290 0.238002 -1.489692359116 0.424002 -0.888087217 292 0.234002 -1.507594575

118 0.420002 -0.897856688 294 0.234002 -1.507594575120 0.420002 -0.897856688 296 0.231002 -1.521234746122 0.416002 -0.907722544 298 0.228002 -1.535063547

(Continuación) Corrida Experimental 2. Absorbancia vs tiempo.124 0.415002 -0.910204292 300 0.226002 -1.544390146126 0.414002 -0.912692214 302 0.224002 -1.55380455128 0.413002 -0.915186342 304 0.220002 -1.572903496130 0.410002 -0.922706267 306 0.216002 -1.592374327132 0.408002 -0.927751152 308 0.214002 -1.60225378134 0.405002 -0.935366523 310 0.212002 -1.612231812136 0.402002 -0.943040334 312 0.209002 -1.627388057138 0.400002 -0.948189119 314 0.204002 -1.653170388140 0.398002 -0.953364551 316 0.200002 -1.674285815142 0.396002 -0.958566908 318 0.198002 -1.685013114144 0.394002 -0.963796471 320 0.194002 -1.706819236146 0.392002 -0.969053527 322 0.192002 -1.717903243148 0.391002 -0.971692454 324 0.190002 -1.729111484150 0.390002 -0.974338364 326 0.184002 -1.763510262152 0.390002 -0.974338364 328 0.180002 -1.787118256154 0.388002 -0.97965128 330 0.180002 -1.787118256156 0.387002 -0.982318361 332 0.180002 -1.787118256158 0.386002 -0.984992574 334 0.178002 -1.799134599160 0.384002 -0.990362551 336 0.178002 -1.799134599162 0.380002 -1.001189796 338 0.174002 -1.823609334164 0.378002 -1.006647699 340 0.172002 -1.836075059166 0.376002 -1.012135555 342 0.168002 -1.861482607168 0.374002 -1.017653693 344 0.162002 -1.900846921170 0.373002 -1.020424223 346 0.160002 -1.914320401172 0.372002 -1.02320245 348 0.154002 -1.95586554174 0.370002 -1.028782168 350 0.152002 -1.970106535176 0.369002 -1.031583745 352 0.150002 -1.984553269178 0.367002 -1.037210557 354 0.150002 -1.984553269180 0.364002 -1.045710588 356 0.147002 -2.0066224182 0.362002 -1.051417682 358 0.144002 -2.029189589184 0.360002 -1.057157534 360 0.142002 -2.044522375186 0.358002 -1.062930523 362 0.142002 -2.044522375188 0.356002 -1.068737032 364 0.138002 -2.075911779190 0.354002 -1.074577453 366 0.137002 -2.083915535192 0.354002 -1.074577453 368 0.136002 -2.091983869194 0.351002 -1.083402545 370 0.130002 -2.141810684196 0.348002 -1.092306214 372 0.127002 -2.167687135198 0.346002 -1.098286342 374 0.124002 -2.194251003200 0.345002 -1.10128987 376 0.124002 -2.194251003

202 0.344002 -1.104302447 378 0.118002 -2.24959424(Continuación) Corrida Experimental 2. Absorbancia vs tiempo.

204 0.342002 -1.110354965 380 0.116002 -2.26874421206 0.339002 -1.119502988 382 0.116002 -2.26874421208 0.338002 -1.122571021 384 0.116002 -2.26874421210 0.335002 -1.131832004 386 0.114002 -2.288268072212 0.333002 -1.138053986 388 0.114002 -2.288268072214 0.330002 -1.147460155 390 0.110002 -2.32849795216 0.328002 -1.153780449 392 0.110002 -2.32849795218 0.326002 -1.160140944 394 0.110002 -2.32849795220 0.325002 -1.163336427 396 0.110002 -2.32849795222 0.322002 -1.172984603

Tabla 6.1.4: Corrida 3. Absorbancia vs Tiempo.


44 0.934 -0.076775218 168 0.35 -1.07265803346 0.92 -0.092007839 170 0.348 -1.07852146848 0.9 -0.114179287 172 0.342 -1.09632091650 0.885 -0.131136548 174 0.341 -1.09931853852 0.86 -0.160053735 176 0.34 -1.10232517354 0.85 -0.171858882 178 0.338 -1.10836569956 0.845 -0.177814131 180 0.335 -1.11749545958 0.835 -0.18983209 182 0.332 -1.1267093460 0.808 -0.223021059 184 0.33 -1.13289943262 0.782 -0.256056798 186 0.33 -1.13289943264 0.768 -0.274307907 188 0.328 -1.1391280866 0.756 -0.290221294 190 0.327 -1.14225701368 0.74 -0.311840894 192 0.324 -1.15170298770 0.732 -0.322828537 194 0.321 -1.16123903872 0.72 -0.339539737 196 0.32 -1.16443803874 0.708 -0.356534954 198 0.318 -1.17086690276 0.706 -0.359395785 200 0.315 -1.18058836478 0.7 -0.368027715 202 0.315 -1.18058836480 0.698 -0.370921662 204 0.312 -1.19040526182 0.686 -0.388463459 206 0.31 -1.19700381184 0.68 -0.397351116 208 0.308 -1.20364619186 0.668 -0.41536697 210 0.304 -1.21706479888 0.65 -0.443014339 212 0.304 -1.21706479890 0.638 -0.461879916 214 0.302 -1.22384223492 0.62 -0.490862879 216 0.298 -1.237536482

(Continuación) Corrida Experimental 3. Absorbancia vs tiempo.

94 0.61 -0.507335056 218 0.297 -1.24098954896 0.608 -0.510662304 220 0.295 -1.24793165898 0.602 -0.52071099 222 0.294 -1.25142087

100 0.59 -0.541116461 224 0.292 -1.25843603102 0.582 -0.554955166 226 0.289 -1.269051916104 0.562 -0.590413713 228 0.286 -1.279781709106 0.554 -0.604956832 230 0.284 -1.286999404108 0.548 -0.616004674 232 0.284 -1.286999404110 0.536 -0.638473406 234 0.283 -1.290627881112 0.528 -0.653738024 236 0.28 -1.301592983114 0.52 -0.669239266 238 0.278 -1.308970423116 0.51 -0.688959959 240 0.278 -1.308970423118 0.504 -0.700981791 242 0.275 -1.320139647120 0.498 -0.713149908 244 0.275 -1.320139647122 0.49 -0.729607866 246 0.274 -1.323890617124 0.48 -0.750568688 248 0.273 -1.32765571126 0.47 -0.771978289 250 0.272 -1.331435033128 0.468 -0.776315769 252 0.272 -1.331435033130 0.458 -0.798289942 254 0.272 -1.331435033132 0.45 -0.816223702 256 0.269 -1.342859463134 0.444 -0.82988829 258 0.269 -1.342859463136 0.438 -0.843742189 260 0.26 -1.377937378138 0.436 -0.848403138 262 0.252 -1.410185495140 0.43 -0.862517764 264 0.248 -1.426708106142 0.428 -0.867267262 266 0.24 -1.460595583144 0.42 -0.886494094 268 0.238 -1.469249974146 0.41 -0.911059439 270 0.232 -1.495671823148 0.408 -0.916045762 272 0.23 -1.504636553150 0.4 -0.93624347 274 0.228 -1.513682377152 0.398 -0.941357289 276 0.224 -1.53202327154 0.396 -0.946497394 278 0.22 -1.550706847156 0.388 -0.967326165 280 0.212 -1.589155008158 0.386 -0.972601858 282 0.21 -1.599002551160 0.38 -0.988598019 284 0.21 -1.599002551162 0.366 -1.026948587 286 0.21 -1.599002551164 0.359 -1.046689892 288 0.21 -1.599002551166 0.352 -1.066828778 290 0.21 -1.599002551

292 0.21 -1.599002551


22 0.920015 -0.089856876 172 0.310015 -1.19052365124 0.905015 -0.106403281 174 0.309015 -1.19381787426 0.995015 -0.01099826 176 0.308015 -1.19712298528 0.860015 -0.157751488 178 0.307015 -1.20043905530 0.850015 -0.169529327 180 0.303015 -1.21381440832 0.835015 -0.187460338 182 0.299015 -1.22737108834 0.825015 -0.199595496 184 0.296015 -1.23766058636 0.808015 -0.220569367 186 0.292015 -1.25154670838 0.806015 -0.223066054 188 0.290015 -1.25856275540 0.804015 -0.22556899 190 0.289015 -1.26208932442 0.782015 -0.253522865 192 0.288015 -1.26562837444 0.764015 -0.276990102 194 0.283015 -1.28351397146 0.758015 -0.284936512 196 0.282015 -1.28712980148 0.748015 -0.298322481 198 0.274015 -1.31653698250 0.734015 -0.31736907 200 0.268015 -1.33917416252 0.728015 -0.325644271 202 0.268015 -1.33917416254 0.712015 -0.348052227 204 0.268015 -1.33917416256 0.706015 -0.356586376 206 0.260015 -1.37017694758 0.700015 -0.365193985 208 0.258015 -1.3780801960 0.690015 -0.379706722 210 0.257015 -1.38205535862 0.686015 -0.385571308 212 0.250015 -1.41033298864 0.670015 -0.40937976 214 0.248015 -1.41856138766 0.662015 -0.421499982 216 0.243015 -1.43943356968 0.658015 -0.42761563 218 0.242015 -1.44366079770 0.646015 -0.446190232 220 0.240015 -1.45216924172 0.628015 -0.474715513 222 0.239015 -1.45645076674 0.618015 -0.490921694 224 0.238015 -1.46075070276 0.610015 -0.504078437 226 0.232015 -1.48694598178 0.608015 -0.507394849 228 0.230015 -1.4958324880 0.598015 -0.52414392 230 0.230015 -1.4958324882 0.580015 -0.555017875 232 0.228015 -1.50479865784 0.564015 -0.583285212 234 0.222015 -1.53218987586 0.560015 -0.590478685 236 0.220015 -1.54148958688 0.540015 -0.627243342 238 0.212015 -1.57957818590 0.536015 -0.634761298 240 0.209015 -1.59424392892 0.528015 -0.649968924 242 0.209015 -1.59424392894 0.520015 -0.665411398 244 0.209015 -1.59424392896 0.508015 -0.689031661 246 0.209015 -1.594243928

(Continuación) Corrida Experimental 4. Absorbancia vs tiempo.98 0.506015 -0.693023188 248 0.209015 -1.594243928

100 0.504015 -0.697030712 250 0.208015 -1.599180698102 0.498015 -0.709150554 252 0.203015 -1.624236879104 0.490015 -0.725542281 254 0.202015 -1.629324343

106 0.488015 -0.729682542 256 0.200015 -1.639577583108 0.480015 -0.746417164 258 0.200015 -1.639577583110 0.468015 -0.772056198 262 0.188015 -1.703407991112 0.460015 -0.789521526 266 0.185015 -1.720023164114 0.456015 -0.798369928 270 0.178015 -1.759900402116 0.448015 -0.816305135 274 0.173015 -1.789390278118 0.438015 -0.839186183 278 0.169015 -1.813624782120 0.436015 -0.843825895 282 0.169015 -1.813624782122 0.430015 -0.857875608 286 0.168015 -1.819776301124 0.426015 -0.86735296 290 0.167015 -1.825965895126 0.416015 -0.891446911 294 0.160015 -1.87040016128 0.410015 -0.906186947 298 0.160015 -1.87040016130 0.408015 -0.911148973 302 0.154015 -1.910124174132 0.408015 -0.911148973 306 0.149015 -1.944477176134 0.400015 -0.931247022 310 0.147015 -1.958555769136 0.398015 -0.936335288 314 0.142015 -1.994644615138 0.396015 -0.941449578 318 0.140015 -2.009452899140 0.388015 -0.96217238 322 0.140015 -2.009452899142 0.386015 -0.967420882 326 0.138015 -2.02448377144 0.380015 -0.98333372 330 0.133015 -2.063080123146 0.376015 -0.99408472 334 0.130015 -2.086973838148 0.369015 -1.01318166 338 0.129015 -2.095066986150 0.365015 -1.024260203 342 0.128015 -2.103226167152 0.359015 -1.0411116 346 0.130015 -2.086973838154 0.355015 -1.052505722 350 0.124015 -2.136545369156 0.349015 -1.06984409 354 0.120015 -2.171013119158 0.345015 -1.081572297 364 0.110015 -2.262768404160 0.344015 -1.084525968 374 0.110015 -2.262768404162 0.339015 -1.09942662 384 0.110015 -2.262768404164 0.332015 -1.120667732 394 0.109015 -2.27242453166 0.329015 -1.129911024 404 0.108015 -2.282174807168 0.322015 -1.151816882 414 0.102015 -2.342761463170 0.315015 -1.174213375 424 0.100015 -2.36380114

434 0.100015 -2.36380114



48 0.900003 -0.106312079 152 0.272003 -1.30510523450 0.860003 -0.151818734 154 0.270003 -1.312508727

52 0.835003 -0.18134923 156 0.269003 -1.31623112954 0.815003 -0.205618024 158 0.267003 -1.32371776356 0.796003 -0.229232049 160 0.259003 -1.3542377158 0.768003 -0.265080751 162 0.252003 -1.38172879960 0.750003 -0.288824058 164 0.248003 -1.39778411662 0.730003 -0.315884036 166 0.241003 -1.42651653664 0.706003 -0.349353242 168 0.239003 -1.43487974666 0.698003 -0.36076329 170 0.238003 -1.43908772768 0.684003 -0.381049607 172 0.232003 -1.46471438670 0.664003 -0.410763118 174 0.230003 -1.47340465272 0.648003 -0.435186444 176 0.228003 -1.48217110174 0.630003 -0.463395114 178 0.225003 -1.49546657776 0.612003 -0.492422668 180 0.217003 -1.53181042778 0.600003 -0.512253309 182 0.210003 -1.56473226980 0.586003 -0.535897308 184 0.210003 -1.56473226982 0.568003 -0.567142039 186 0.209003 -1.56952513184 0.554003 -0.592136914 188 0.209003 -1.56952513186 0.542003 -0.614069862 190 0.208003 -1.57434107588 0.534003 -0.628963722 192 0.207003 -1.57918032590 0.520003 -0.655573978 194 0.198003 -1.62382085392 0.510003 -0.675024395 196 0.189003 -1.67054765294 0.498003 -0.698875556 198 0.189003 -1.67054765296 0.486003 -0.723309525 200 0.188003 -1.67587690598 0.474003 -0.748355497 202 0.187003 -1.681234711

100 0.464003 -0.769717258 204 0.182003 -1.708462984102 0.454003 -0.791545323 206 0.180003 -1.719565327104 0.440003 -0.822927901 208 0.180003 -1.719565327106 0.434003 -0.836685043 210 0.170003 -1.777004856108 0.426003 -0.855327344 212 0.170003 -1.777004856110 0.412003 -0.888811761 214 0.169003 -1.782934524112 0.408003 -0.898588348 216 0.168003 -1.788899563114 0.400003 -0.918433025 220 0.160003 -1.837945826116 0.394003 -0.933579322 224 0.160003 -1.837945826118 0.386003 -0.954137989 228 0.158003 -1.850592697120 0.378003 -0.975128202 232 0.152003 -1.889522254122 0.369003 -0.999281113 236 0.148003 -1.91634358

(Continuación) Corrida Experimental 5. Absorbancia vs tiempo.124 0.362003 -1.018478508 240 0.142003 -1.957974633126 0.354003 -1.040879373 244 0.140003 -1.972245911128 0.346003 -1.063793558 248 0.138003 -1.98672381130 0.339003 -1.084283439 252 0.130003 -2.046827218132 0.334003 -1.09918045 256 0.130003 -2.046827218134 0.324003 -1.129657235 260 0.130003 -2.046827218

136 0.317003 -1.151557473 264 0.129003 -2.054600647138 0.310003 -1.173948091 274 0.129003 -2.054600647140 0.309003 -1.177188073 284 0.120003 -2.127422433142 0.303003 -1.196851554 294 0.110003 -2.215087168144 0.299003 -1.210178688 304 0.110003 -2.215087168146 0.294003 -1.227091323 148 0.289003 -1.244294924 150 0.282003 -1.268888285



26 1.007001 -0.006027127 222 0.386001 -0.98620098828 1.004001 -0.009049826 224 0.380001 -1.00241795430 1.002001 -0.011070048 226 0.376001 -1.01337723832 1.000001 -0.013094358 228 0.369001 -1.03284982934 0.995001 -0.018173136 230 0.369001 -1.03284982936 0.980001 -0.033566091 232 0.369001 -1.03284982938 0.965001 -0.049199698 234 0.362001 -1.05270914540 0.955001 -0.059759559 236 0.361001 -1.05557866242 0.945001 -0.070432121 238 0.360001 -1.05845643644 0.930001 -0.086657621 240 0.358001 -1.06423694946 0.925001 -0.092125157 242 0.348001 -1.09365161348 0.905001 -0.114299236 244 0.342001 -1.11172488450 0.900001 -0.119920443 246 0.340001 -1.11782263152 0.890001 -0.131258549 248 0.340001 -1.11782263154 0.885001 -0.136976176 250 0.339001 -1.12088550556 0.880001 -0.142726683 252 0.338001 -1.12395778958 0.860001 -0.16606521 254 0.332001 -1.1425923960 0.850001 -0.177941961 256 0.330001 -1.14888189762 0.835001 -0.196025833 258 0.328001 -1.15521121264 0.825001 -0.208266023 260 0.325001 -1.16478093866 0.820001 -0.214442763 262 0.319001 -1.184199589

(Continuación) Corrida Experimental 6. Absorbancia vs tiempo.68 0.810001 -0.226911893 264 0.312001 -1.20734180670 0.804001 -0.234468689 266 0.309001 -1.21742623172 0.800001 -0.239538466 268 0.309001 -1.21742623174 0.790001 -0.252326512 270 0.309001 -1.21742623176 0.770001 -0.278403915 272 0.309001 -1.21742623178 0.762001 -0.289028312 274 0.308001 -1.22081043280 0.754001 -0.2997668 276 0.305001 -1.231032299

82 0.738001 -0.321596038 278 0.302001 -1.24135973384 0.732001 -0.329906439 280 0.300001 -1.24830442386 0.726001 -0.338286481 282 0.298001 -1.25529767888 0.714001 -0.355260231 284 0.292001 -1.27657575690 0.708001 -0.363856383 286 0.292001 -1.27657575692 0.708001 -0.363856383 288 0.290001 -1.28377026494 0.698001 -0.378349579 290 0.289001 -1.28738702296 0.696001 -0.381273597 292 0.288001 -1.29101690998 0.690001 -0.3900973 294 0.288001 -1.291016909

100 0.688001 -0.393055922 296 0.288001 -1.291016909102 0.680001 -0.404978726 298 0.285001 -1.301986301104 0.668001 -0.423133784 300 0.280001 -1.320540329106 0.668001 -0.423133784 302 0.273001 -1.347108264108 0.658001 -0.438518916 304 0.270001 -1.358714214110 0.650001 -0.450999752 306 0.269001 -1.362612991112 0.640001 -0.466823093 308 0.269001 -1.362612991114 0.638001 -0.470018029 310 0.269001 -1.362612991116 0.630001 -0.482900842 312 0.269001 -1.362612991118 0.628001 -0.486147645 314 0.269001 -1.362612991120 0.620001 -0.499241315 316 0.268001 -1.366527029122 0.608001 -0.519209 318 0.262001 -1.390338528124 0.608001 -0.519209 320 0.259001 -1.402460329126 0.600001 -0.532745791 322 0.258001 -1.406533804128 0.590001 -0.549928611 324 0.258001 -1.406533804130 0.588001 -0.55340089 326 0.257001 -1.41062394132 0.580001 -0.567411848 328 0.252001 -1.431329385134 0.568001 -0.588803382 330 0.249001 -1.44396161136 0.568001 -0.588803382 332 0.244001 -1.46537653138 0.566001 -0.592413552 334 0.240001 -1.48284491140 0.560001 -0.60332293 336 0.240001 -1.48284491142 0.552001 -0.618056406 338 0.240001 -1.48284491144 0.546001 -0.629250741 340 0.239001 -1.487260104

(Continuación) Corrida Experimental 6. Absorbancia vs tiempo.146 0.540001 -0.640571808 342 0.238001 -1.491694878148 0.538001 -0.644374159 344 0.238001 -1.491694878150 0.532001 -0.655868737 346 0.238001 -1.491694878152 0.528001 -0.663605854 348 0.235001 -1.505118438154 0.522001 -0.675324944 350 0.230001 -1.527899401156 0.514001 -0.691167142 352 0.227001 -1.541821321158 0.508001 -0.703215698 354 0.221001 -1.570260469160 0.508001 -0.703215698 356 0.215001 -1.599532137

162 0.500001 -0.719509637 358 0.212001 -1.614495681164 0.498001 -0.723624945 360 0.211001 -1.619533704166 0.490001 -0.740257656 362 0.210001 -1.624597237168 0.488001 -0.744459422 364 0.210001 -1.624597237170 0.482001 -0.7571717 366 0.210001 -1.624597237172 0.476001 -0.770047664 368 0.210001 -1.624597237174 0.470001 -0.783091582 370 0.209001 -1.629686539176 0.468001 -0.78747764 372 0.209001 -1.629686539178 0.466001 -0.791883021 374 0.207001 -1.639943513180 0.460001 -0.805216819 376 0.203001 -1.660778576182 0.458001 -0.809701222 378 0.203001 -1.660778576184 0.450001 -0.827842679 380 0.203001 -1.660778576186 0.450001 -0.827842679 382 0.202001 -1.666055884188 0.446001 -0.837038336 386 0.189001 -1.737322422190 0.440001 -0.850992343 390 0.189001 -1.737322422192 0.438001 -0.855687287 394 0.188001 -1.743020735194 0.436001 -0.860404377 398 0.184001 -1.766144355196 0.428001 -0.879498446 402 0.180001 -1.78981536198 0.424001 -0.889183963 406 0.172001 -1.838907682200 0.420001 -0.898964207 410 0.170001 -1.8515668202 0.410001 -0.923841669 414 0.170001 -1.8515668204 0.410001 -0.923841669 418 0.169001 -1.857956966206 0.408001 -0.928892299 422 0.169001 -1.857956966208 0.408001 -0.928892299 426 0.169001 -1.857956966210 0.402001 -0.944199072 430 0.168001 -1.864388228212 0.400001 -0.949353842 434 0.163001 -1.897179987214 0.398001 -0.954535322 438 0.163001 -1.897179987216 0.392001 -0.970242821 442 0.159001 -1.924210303218 0.390001 -0.975533964 452 0.153001 -1.966177144220 0.388001 -0.980853253 462 0.148001 -2.002547169

472 0.145001 -2.025021541(Continuación) Corrida Experimental 6. Absorbancia vs tiempo

482 0.140001 -2.063639061 492 0.135001 -2.103808007 502 0.130001 -2.14565827

6.2 RESULTADOS.

Tabla 6.2.1: Constantes Cinéticas y parámetros para su obtención.

Aeq A0 Keq k'1 (s-1) k2 (s-1) k1 (mol/Ls)Corrida 1 0.03572 1.14421 31.0328 0.002325 0.000075 0.0155

Corrida 2 0.01256 0.68134 53.2468 0.003926 0.000074 0.1963Corrida 3 0.007902 1.04011 130.626 0.005756 0.000044 0.023024Corrida 4 0.005953 0.92529 154.433 0.005961 0.000039 0.029805Corrida 5 0.000859 1.1279 1312.04 0.008693 0.000007 0.043465Corrida 6 0.01301 1.06934 81.1937 0.004544 0.000056 0.02272

Tabla 6.2.2: Energía de Activación y Calor de formación.

Energía de activación Ea1 (J/mol) 36,252.37Energía de activación Ea2 (J/mol) -105,978.56Calor de formación, ∆H (J/mol*K) 144,513.95

Tabla 6.2.3: Fuerza Iónica y Constantes de velocidad directa e inversa.

μ (mol/L) k od1 (s-1) k od2 (s-1)

0.15520 0.00244 0.000030.20100 0.02390 0.000030.25300 0.00217 0.000010.20250 0.00360 0.000010.20100 0.00529 0.000000.41900 0.00109 0.00001

Tabla 6.2.4: Energía libre de Gibbs y Entropía del sistema.

ΔG’° (J/mol) ΔS’° (J/mol K)∙Corrida 2 -9820.10388 519.381Corrida 4 -12827.8587 513.937Corrida 5 -18751.3056 519.705

6.3. GRAFICOS.

Grafico 6.3.1: Corrida 1. Absorbancia vs Tiempo.

0 100 200 300 400 500 600 7000.0000000.1000000.2000000.3000000.4000000.5000000.6000000.7000000.8000000.9000001.000000

f(x) = 22.5378025413547 x -̂0.658357713337256R² = 0.97464868867662

Tiempo (s)

Abso

rban

cia

Grafico 6.3.1: Corrida 1. Ln(Abs[t]-Abs[eq]) vs Tiempo.

0 100 200 300 400 500 600 700

-1.4

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

f(x) = − 0.00244786078271253 x + 0.10302869420119R² = 0.996131610745233

Tiempo (s)

Ln(A

bs[t

]-Abs

[eq]

)


0 50 100 150 200 250 300 350 400 4500

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6f(x) = 10.63238575225 x -̂0.687674363980353R² = 0.777555713998931

Tiempo (s)

Abso

rban

cia


0 50 100 150 200 250 300 350 400

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

f(x) = − 0.00398847129855994 x − 0.402302780816223R² = 0.938015401057875

Tiempo (s)

Ln(A

bs[t

]-Abs

[eq]

)


0 50 100 150 200 250 300 3500.0000

0.1000

0.2000

0.3000

0.4000

0.5000

0.6000

0.7000

0.8000

0.9000

1.0000f(x) = 23.9076590537899 x -̂0.818017550660896R² = 0.986416049854579

Tiempo (s)

Abso

rban

cia


0 50 100 150 200 250 300 350

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

f(x) = − 0.00582040920481111 x + 0.0316802711312816R² = 0.97077397471459

Tiempo (s)

Ln(A

bs[t

]-Abs

[eq]

)


0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000.0000000

0.2000000

0.4000000

0.6000000

0.8000000

1.0000000

1.2000000f(x) = 20.0597990054367 x -̂0.829461042124799R² = 0.933950757483884

Tiempo (s)

Abso

rban

cia


0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

f(x) = − 0.00599384442282485 x − 0.0841091239121834R² = 0.987132729052449

Tiempo (s)

Ln(A

bs[t

]-Abs

[eq]

)


0 50 100 150 200 250 300 3500

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1f(x) = 110.799140156963 x -̂1.20115540120319R² = 0.990130697399666

Tiempo (s)

Abso

rban

cia


0 50 100 150 200 250 300 350

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

f(x) = − 0.00874456830189789 x + 0.119648269370782R² = 0.976550478394131

Tiempo (s)

Ln(A

bs[t

]-Abs

[eq]

)


0 100 200 300 400 500 6000.000000

0.200000

0.400000

0.600000

0.800000

1.000000

1.200000f(x) = 18.883631619018 x -̂0.74275916053612R² = 0.925674257171516

Tiempo (s)

Abso

rban

cia


0 100 200 300 400 500 600

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0f(x) = − 0.00458557356213594 x + 0.0548191848742021R² = 0.996230512872038

Tiempo (s)

Ln(A

bs[t

]-Abs

[eq]

)

Grafico 6.3.13. Ln(Keq) vs el inverso de la Temperatura.

0.00315 0.0032 0.00325 0.0033 0.00335 0.00340

1

2

3

4

5

6

7

8

f(x) = − 17382.3757482239 x + 62.2665933557894R² = 0.942955803076631

1/T

Ln K

eq

Grafico 6.3.14. Ln(K´1) vs el inverso de la temperatura. Energia de Actv. para R. Directa.

0.00315 0.0032 0.00325 0.0033 0.00335 0.0034

-5.8

-5.6

-5.4

-5.2

-5

-4.8

-4.6

-4.4

-4.2

f(x) = − 4360.41721735695 x + 9.12967868696988R² = 0.999575491057402

1/T

Lnk'

1

Grafico 6.3.15. Ln(K2) vs el inverso de la temperatura. Energia de Actv. para R. Inversa.

0.00315 0.0032 0.00325 0.0033 0.00335 0.0034

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

f(x) = 12746.6877829139 x − 52.2133558410126R² = 0.908246184236482

1/T

Lnk2

7 DISCUCIONES

Los coeficientes de correlación R2 de los gráficos Ln(A-Aeq) v/s t, no fueron tan cercanos a la idealidad, mas aun muestran de manera suficiente la linealidad de la curva. Por ello, se tienen ciertos valores los cuales no representan el comportamiento normal de la curva. Estos valores reflejan algunas fallas en la operación de la experiencia realizada, debido al poco conocimiento del funcionamiento del equipo indicado y otros percances de nivel menor.

Según la teoría, a una mayor temperatura, el K1 será mayor, ya que la Ley de Arrhenius establece que la constante de equilibrio es proporcional a la constante cinética directa K1. Sin embargo nuestros resultados de esta constante son variados. En la corrida 2 (25°C) el valor de K1 fue mayor al de la corrida 4 (35°C) y al de la corrida 5 (45°C). Esto se debe a un mal coeficiente de correlación R2 del grafico Ln(A-Aeq) v/s t de la corrida 2, en el que una cantidad de datos considerable de no sigue la tendencia recta. Esto se debe a valores de absorbancia pequeños tomados durante la experiencia, seguramente por una mala disposición del fotocolorímetro.

Al determinar los valores de la energía libre de Gibbs a las distintas temperaturas experimentales, se obtuvieron valores negativos, por lo cual podemos decir, que la reacción es espontánea. Otra observación es que al aumentar la temperatura los valores de energía de Gibbs aumentan, interpretándose como “a mayor temperatura, mas espontanea será la reacción”. Sin embargo los valores obtenidos de entropía son similares.

Con respecto al calor molar, según el valor obtenido por nuestros cálculos, la reacción será endotérmica, sin embargo la teoría explica y demuestra que la reacción es exotérmica. Como se explicó anteriormente, los valores de la absorbancia para la corrida 2 a 25°C fueron muy bajos debido a fallos operacionales. Estos valores repercuten en la obtención de la constante de equilibrio, por ello mismo, la regresión realizada, Ln(K´eq) vs 1/T, posee un R2 muy inferior al aceptable. En función de lo dicho, la pendiente de dicha regresión posee un índice de error considerable, por lo cual el valor del calor molar de reacción no será un valor confiable.

Podemos decir, que en el caso del efecto sal, como depende de las cargas que hay presentes en la solución, va a influir la concentración del hidróxido que haya en la reacción. Este efecto se pudo determinar con la concentración de equilibrio, por lo tanto, a aumentar la concentración de NaOH esta aumenta la velocidad de la reacción.

8 CONCLUSIONES.

Al realizar el gráfico de Ln(A-Aeq) v/s t a las diferentes concentraciones de NaOH y temperaturas de trabajo, se observó que la linealización era mucho mejor que el gráfico A vs t, ya que entrega de forma más directa las constantes cinéticas, tanto para la reacción directa como para la reacción inversa.

Finalmente algunos no se consideraron para realizar las gráficas, pero en otras si, con el fin de ejemplificar los errores cometidos en la experiencia.

La constante cinética K1 determina la velocidad de formación del trianión, y la de desaparición del dianión, es afectada de manera negativa con el aumento de temperatura. Mientras la constante cinética K2 determina la velocidad de la descomposición del trianión la cual es afectada por la temperatura de manera que a mayor temperatura, se descompone más fácilmente el trianión. En todas las corridas experimentales se notó que la constante de velocidad K1 es mayor que K2, ya que la reacción directa es más rápida que la inversa.

El calor molar de reacción fue de 144.513,948 (J/mol).

La energía de Gibbs para la corrida 2 fue de -9.820,104 (J/mol), para la corrida 4 fue de -12.827,89 (J/mol) y para la corrida 5 fue de -18751.307 (J/mol).

La entropía calculada para la corrida 2 fue de 519.381 (J/mol*K), para la corrida 4 fue de 513.937 (J/mol*K) y para la corrida 5 fue de 519.705 (J/mol*K).

9 RECOMENDACIONES

9.1 Asegurar el buen funcionamiento de los aparatos de medición, para que así, la toma de datos sea más confiable y los valores obtenidos tengan menor error asociado.

9.2 Verificar que la manguera de succión ubicada dentro del balón, este sumergida dentro de la solución, para que en la succión no se encuentren burbujas de aire que impliquen error de medición.

9.3 Procurar tomar la medición de la temperatura de la solución en el seno de la fase, sin que el termómetro tope las paredes del balón.

9.4 Verificar que el montaje este bien conectado.

10 NOMENCLATURA

Símbolo Descripción Dimensiones

A Absorbancia -

A0 Absorbancia inicial -

Aeq Absorbancia en el equilibrio -

Xeq Conversión de equilibrio -

k1 Constante de velocidad directa M -1s -1

k2 Constante de velocidad inversa s-1

k’1Constante de velocidad directa (pseudo primer

orden)s-1

ΔHR Calor molar de reacción (pseudo primer orden) J/molK

Ea Energía de activación J/mol

T Temperatura K

µ Fuerza iónica (mol/L)

k0 Factor de frecuencia de la reacción s-1

Kod1

Factor de frecuencia de la reacción directa

(pseudo primer orden)s-1

Kod2 Factor de frecuencia reacción indirecta s-1

ΔG°Energía libre de Gibbs

(pseudo primer orden)J/mol K

ΔS°Variación de entropía

(pseudo primer orden)J/mol K

12. BIBLIOGRAFÍA

12.1 Levenspiel, “Ingeniería de las reacciones químicas”, Tercera edición, México (2004) Capitulo 2, Paginas (13 a 28).

12.2 Guía y apuntes de laboratorio 1, diseño de reactores. Profesor Aldo Saavedra Fenoglio.

12.3 http://www.fing.edu.uy/iq/maestrias/DisenioReactores/materiales/notas1.pdf (Visto el 27/06/2015)

12.4 http://quimica.laguia2000.com/category/termodinamica (Visto el 29/06/2015)

http://quimica.laguia2000.com/category/termodinamica

13. APÉNDICE

Ejemplo de cálculo corrida N°1.

13.1 Cálculo de las Constantes de Velocidad Directa e Inversa (k 1' ;k1 ;k2):

Para realizar este cálculo, se deben obtener los siguientes parámetros:

13.1.1 Cálculo de la Absorbancia de Equilibrio (Aeq):

Para obtener este valor, se debe graficar la absorbancia ajustada (donde se restó un blanco de 0,006) versus el tiempo, la cual se ajustó a un modelo potencial.

La ecuación obtenida es la siguiente:

A(t)=22,538∗t−0,658 Ec. (1)

R2=0,9746

Asumiendo que dentro de 5 horas se puede obtener la absorbancia de equilibrio y que equivalen a 18000 segundos, es posible despejar Aeq de la ecuación (1) y su valor es el siguiente:

Aeq=22,538∗18000−0,658

Aeq=0,03572

13.1.2 Cálculo de la Absorbancia Inicial (A0):

Para realizar este cálculo, se graficó Ln(A(t) – Aeq) versus el tiempo, la cual se ajustó un modelo lineal.

La ecuación para esta corrida de datos, es la siguiente:

ln ( A (t )−Aeq)=−0,0024∗t+0,103 Ec. (2)

R2=0,9961

Interpretando la teoría, la pendiente y el intercepto de la ecuación 2 representan lo siguiente:

−( k 1+k2 )=−0,0024 Ec. (3)

ln ( AO−Aeq )=0,103 Ec. (4)

Reemplazando el valor de Aeq en la ecuación (A.4), se obtiene la siguiente absorbancia

inicial:

ln ( AO−0,03572 )=0,103

AO=1,14421

13.1.4 Cálculo de la Constante de Equilibrio (K eq¿:

Para realizar este cálculo, se debe reemplazar el valor de AO y Aeq en la ecuación 4.1.5.1

K eq=( 1,4421−0,035720,03572 )K eq=31,0328

13.1.5 Cálculos de las Constantes de Velocidad Directa e Inversa (k 1' ;k1 ;k2):

Para este cálculo se consideró la siguiente igualdad:

K eq' =( k1

'

k2 )=31,0328 Ec. (A.5)

Se realizó un sistema de ecuaciones con las ecuaciones (3) y (5). Resolviendo el sistema se obtuvieron los siguientes valores:

k 1' =0,002325 [s−1 ]

k 2=0,000075 [s−1 ]

Finalmente, se despejó la constante de velocidad directa, considerando que la solución de NaOH, para la primera corrida de datos experimentales presentó una concentración de 0,15 M:

k 1=0,002325 [ s−1 ]

0,15[ molL ]

k 1=0,0155[ Lmol∗s ]

13.2 Cálculo de la Energía de Activación (Ea) y del Factor de Frecuencia (k0):

13.2.1 Reacción Directa:

Se graficó Ln(k'1) versus 1/T para las corridas experimentales 2, 4 y 5. Que tienen la misma concentración pero sus datos fueron tomados a distintas temperaturas

ln ( k ´ 1 )=−4360,4∗1T

+9,1297 Ec. (6)

R2=0,996

De acuerdo a la teoría, la pendiente de la ecuación (6) representa lo siguiente:

−Ea1

R=−4360,4 Ec. (7)

Se utilizó un valor de R = 8,314 [J/(mol∙K)], se remplazó en la ecuación (7) y se despejó Ea1, por lo que se obtuvo:

Ea1=36252,3656[ Jmol ]

13.2.2 Reacción Inversa:

Se graficó Ln(k2) versus 1/T para las corridas experimentales 2, 4 y 5. Para ser evaluadas según el mismo criterio anterior

ln ( k2 )=12747 x−52,213 Ec. (8)


−Ea2

R=12747 Ec. (9)

Se utilizó un valor de R = 8,314 [J/(mol∙K)], se remplazó en la ecuación (9) y se despejó Ea2, por lo que se obtuvo:

Ea2=−105978,558[ Jmol ]

13.3 Cálculo del Calor Molar de Reacción (∆HR):

Se graficó ln (K eq' )versus 1/T para las corridas experimentales 2, 4 y 5.

ln ( K ' eq )=−17382∗1T

+62,267 Ec. (10)

R2=0,943


−∆ H R

R=−17382 Ec. (11)

Se utilizó un valor de R = 8,309 [J/(mol∙K)], se reemplazó en la ecuación (11) y se despejó 𝛥HR, por lo que se obtuvo:

∆ H R=144513,948 [ Jmol

∗K ]

13.4 Cálculo de la Variación de la Energía Libre de Gibbs (∆G¿¿0)¿:

Se utilizó la ecuación 4.1.5.2, con un valor de R = 8,314 [J/(mol∙K)] y una T = 297,15 [K].

∆ G0=−8,314 [ Jmol∗K ]∗297,15 [ K ]∗ln (−5,54013418 )

∆ G0=−9820,10388 [ Jmol ]

13.5 Cálculo de la Variación de la Entropía (∆ S¿¿0)¿:

Para realizar este cálculo, se utilizó la ecuación 4.1.5.2

∆ S0=−9820,10388− [144513,948 ]

−297,15 [ Jmol∗K ]

∆ S0=519,381[ Jmol∗K ]

13.6 Cálculo efecto sal

13.6.1 Cálculo fuerza iónica

Cómo la solución se encuentra diluida, la concentración molal y molar son significativamente iguales, para la Ecuacion 4.1.9.1 se trabajará con molaridad.

μ = 12∑ ¿i mi Z i

2 ¿

μ1=12

(0,1552∗(1 )2+0,1552∗(−1 )2+0∗(−1)2)=0,1552 [mol / L]

13.6.2 Cálculo de la constante de velocidad directaEcuación 4.1.8.1

log k 1=log kod1+2,04 √μlog (0,0155)=log k od1+2,04√0,1552

k od1=0,002436 [s−1]

13.6.3 Cálculo de la constante de velocidad inversa Ecuación 4.1.8.1

log k 2=log kod 2+√μlog (0,000075)=log k od2+√0,1552

k od2=0,00003 [s−1]

14. ANEXO

a) ¿Cómo se puede obtener la absorbancia inicial de la mezcla reaccionante?

R: La absorbancia inicial, se obtiene por simple extrapolación gráfica, del gráfico Ln(A-Aeq) vs tiempo, según la ecuación: Ln(A-Aeq)=-(k1 +k2 )θ +Ln(A0-Aeq)

b) ¿Qué relación puede establecerse entre el calor de reacción y las energías de activación de las reacciones diversas e inversas?

R: Ambas se pueden obtener en función de la temperatura, la energía de activación se obtiene directamente al graficar Ln(k1) vs (1/T), siendo la pendiente –E/R. El calor de reacción se obtiene directamente al graficar Ln(Keq) vs (1/T), siendo la pendiente -∆H/R.

c) ¿Cómo afecta la fuerza iónica de la mezcla reaccionante a la velocidad de reacción?

R: Este fenómeno se denomina, efecto sal, afecta en la variación de las constantes de velocidad, dependiendo de las cargas de los iones.

d) ¿Cómo se puede determinar el orden de reacción con respecto al OH?

R: La reacción se verifica en medio alcalino, la concentración del [OH] es del orden 10 -1M, la concentración de la fenolftaleína no supera 10-4M, lo que implica que la concentración de la base permanece constante durante el transcurso de la reacción, lo que permite definir una constante k1 de primer orden.

e) ¿Cómo se puede verificar que el sistema en reacción cumple la ley de Lambert-Berr?

R: Si se cumple la ley de Lambert-Berr, la concentración de la especie colorada es directamente proporcional a la absorbancia, entonces al realizar la gráfica Ln(A-Aeq) vs t, debiera ajustarse a una recta.

f) ¿Cómo se puede variar las condiciones de equilibrio de la mezcla en estudio?

R: Para variar las condiciones de equilibrio de la mezcla en estudio, se podría variar la concentración de los iones en solución, ósea del NaOH o utilizar otro tipo de ion en solución.

g) ¿Cómo puede verificar que la expresión cinética es válida en las cercanías del equilibrio?

R: Se puede verificar con la ecuación de Van’t Hoff, Ln(Keq2/Keq1)=-(∆Hr/R)((1/T2) –(1/T1)), graficando Ln(Keq) vs (1/T), cuando el calor de reacción es constante.

h) Explicar el efecto sal para la reacción en estudio

R: En este efecto se presentan variaciones en las constantes de velocidad, dependiendo del tipo de cargas de los iones. En el caso de la reacción en estudio, la carga presente en la solución es el hidróxido, el cual influirá en la velocidad de reacción. Si se aumenta concentración de NaOH, aumenta la velocidad de reacción.

i) ¿Cuál es la diferencia entre “efecto sal primario” y “efecto sal secundario”?

R: El efecto sal primario en soluciones diluidas depende solamente de la carga y concentración de iones agregados, el efecto sal secundario se produce en reacciones catalizadas por ácidos o bases débiles debido a su disociación, produciendo fuerza iónica.

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