Laboratorio Virtual

1. Cinética química

2. Fundamento teórico
La cinética química es un área de la fisicoquímica que se encarga del estudio de la rapidez de reacción,
cómo cambia la rapidez de reacción bajo condiciones variables y qué eventos moleculares se efectúan
mediante la reacción general (difusión, ciencia de superficies, catálisis). La cinética química es un
estudio puramente empírico y experimental; el área química que permite indagar en las mecánicas de
reacción se conoce como dinámica química.

3. Cinética de las reacciones
Experimentalmente la velocidad de una reacción puede ser descrita a partir de la(s)
concentración(es), las especies involucradas en la reacción y una constante, sin embargo
esta puede depender de numerosos factores (el solvente utilizado, el uso de catalizadores,
fenómenos de transporte, material del reactor, etc.), haciendo muy complejo el proceso de
determinación de velocidades de reacción.
Se puede clasificar a las reacciones en simples o complejas dependiendo del número de
pasos o de estados de transición que deben producirse para describir la reacción química:
si solo un paso es necesario (un estado de transición) se dice que la velocidad de reacción
es simple y el orden de la reacción corresponde a la suma de coeficientes estequiométricos
de la ecuación, de lo contrario se debe proponer una serie de pasos (cada uno con un
estado de transición) denominado mecanismo de la reacción que corresponda a la
velocidad de reacción encontrada.
Las reacciones también se pueden clasificar cinéticamente en homogéneas y heterogéneas:
la primera ocurre en una fase y la segunda en más de una fase. La reacción heterogénea
depende del área de una superficie ya sea la de las paredes del vaso o de un catalizador
sólido. En este capítulo se discuten reacciones homogéneas.

4. Velocidad de reacción
la velocidad de reacción está conformada por la velocidad de formación y la velocidad de
descomposición. Esta velocidad no es constante y depende de varios factores, como la
concentración de los reactivos, la presencia de un catalizador, la temperatura de reacción y el
estado físico de los reactivos.
Uno de los factores más importantes es la concentración de los reactivos. Cuanto más
partículas existan en un volumen, más colisiones hay entre las partículas por unidad de
tiempo. Al principio, cuando la concentración de reactivos es mayor, también es mayor la
probabilidad de que se den colisiones entre las moléculas, y la velocidad es mayor. A medida
que la reacción avanza, al ir disminuyendo la concentración de los reactivos, disminuye la
probabilidad de colisión y con ella la velocidad de la reacción.

5. Orden de reacción
Para cada reacción se puede formular una ecuación, la cual describe cuantas partículas del reactivo
reaccionan entre ellas, para formar una cantidad de partículas del producto.
Para una reacción de la forma:
esto significa, que dos partículas A, colisionan con una partícula B, una particula C y una partícula D
para formar el producto E

6. Factores que afectan la velocidad de las reacciones
Temperatura Estado físico de los reactivos Presencia de un catalizador
Luz
Presión
concentración de los reactivos

7. Objetivos
∙ Determinar experimentalmente la cinética de la reacción A + B → C
∙ Determinar el orden parcial respecto del reactivo A y B
∙ Estudiar la variación de la velocidad de reacción con la temperatura
∙ Determinar el valor de la energía de activación y del factor de frecuencia

8. Materiales
Bureta (3)
Disolución del reactivo A 1 M
Matraz erlenmeyer
Disolución del reactivo B 1M
Cronómetro
Agua destilada
Termómetro
Patrón de referencia

9. Procedimiento
• 1 - Fijar el mecanismo de reacción (entre los 6 propuestos). Mantener constante el mecanismo de reacción
durante toda la experiencia.
• 2 - Ajustar la temperatura con el cursor.
• 3 - Fijar los volúmenes de los reactivos A y B. Las concentraciones de los reactivos se pueden calcular: [A] = 1 M
v A / 100 mL; [B] = 1 M v B / 100 mL (ya que el volumen total de la disolución es de 100 ml). El volumen de
agua se calcula automáticamente.
• 4 - Pulsar sobre el botón para iniciar la experiencia.
• 5 - Esperar a que se añada el agua, el reactivo A y el reactivo B.
• 6 - Cuando el matraz erlenmeyer llegue a la cruz, poner en marcha cronómetro (Que previamente debe estar
en cero, botón de la izquierda, del cronómetro).
• 7 - En el Instante que deje de ver la cruz (patrón de Referencia), parar el cronómetro.
• 8 - Anotar el resultado.
• 9 - Para otra medida pulsar sobre el botón de regreso. No olvide dejar el cronómetro en cero.

10. Tratamiento de datos
Estudio de la variación de la velocidad de reacción con respecto al reactivo A
Manteniendo constante la temperatura a 25 º C y la concentración del reactivo B en 0,1 M (10 ml), completar la
tabla siguiente.
47 36 27 23 18
0.02127 0.02777 0.03703 0.0434 0.05555

11. Gráfica de valores de la tabla

12. Captura de la práctica, realizada con el mecanismo 1

13. Estudio de la variación de la velocidad de reacción con respecto al reactivo B
Manteniendo constante la temperatura a 25 ºC y la concentración del reactivo A en 0,1 M (10 mL), complete la
siguiente tabla.
54 50 48 43 40
0.01851
0.02 0.02083 0.02325 0.025

14. Gráfica de valores de la tabla

15. Captura de la práctica, realizada con el mecanismo 1

16. Manteniendo constante las concentraciones de los reactivos A y B (0,1 M por ejemplo), complete la s
Estudio de la variación de la velocidad de reacción con respecto a la
temperatura
56 50 47 42 39 36
0.02
0.0178 0.0212 0.0256
6
0.0238 0.0277

17. Gráfica de valores de la tabla

18. Captura de la práctica, realizada con el mecanismo 1

19. Determinación de la energía de activación y del factor de frecuencia
Sabiendo que la cruz deja de verse cuando la concentración del reactivo C es 0,06 M, determine la
constante de velocidad k, para los valores de la tabla 3.
Represente en una gráfica los valores de la tabla (lnk frente a 1/T(K)).
De la pendiente de la recta y de la ordenada en el origen determine los valores de la energía de
activación y de la frecuencia de choque para la reacción.
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20. Conclusiones
a) Indique los órdenes de reacción con respecto a cada uno de los reactivos.
b) Indique de qué forma varía la velocidad de reacción con la temperatura.
Un incremento de la temperatura provoca un incremento en la energía cinética de las moléculas, lo
que hace que sea mayor el número de moléculas que alcanza la energía de activación. La velocidad
de la reacción se incrementa al aumentar la concentración de los reactivos, ya que aumenta el
número de choques entre ellos.
c) Indique los valores de la energía de activación y del factor de frecuencia