INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE
INGENIERÍA QUÍMICA
E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
(ESIQIE)

LABORATORIO DE CINÉTICA Y REACTORES HOMOGÉNEOS

PRACTICA No. 3 “INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA SOBRE LA
VELOCIDAD DE REACCION DEL AGUA OXIGENADA”

PROFESOR:
CÓRDOBA REYES IVÁN

GRUPO: 3IM54

INTEGRANTES:

o JIMÉNEZ GÓMEZ LETICIA

o LÓPEZ TAPIA STEISY HASSAMA
o URZÚA DOMÍNGUEZ HERENDIDA
o VÁZQUEZ CEJUDO MARTHA DANIELA

1
 OBJETIVOS
 Aplicar el método matemático integral o diferencial para el tratamiento de
datos experimentales en la determinación de la constante de velocidad y el
orden de reacción.
 Determinar los valores de la energía de activación y el factor de frecuencia,
aplicando la ecuación de Arrhenius.

INTRODUCCIÓN
En el presente reporte de practica se determina la constante de velocidad y el
orden de reacción mediante el método matemático integral. Así como la energía
de activación y el factor de frecuencia. Esto mediante el método ti trimétrico, se
coloca una solución de KI, ácido sulfúrico, 1 ml de agua oxigenada y 1 ml de
solución indicadora de almidón.
Cuando aparezca el color azul oscuro se toma el tiempo y se adiciona
inmediatamente 0.1 ml de tiosulfato de sodio.
Se realiza el método titrimétrico a temperatura ambiente y a temperatura fría para
comparar la constante de velocidad cuando cambia la temperatura.

2
 ANTECEDENTES
La velocidad de casi todas las reacciones químicas aumenta con la temperatura.
Muchas reacciones químicas de importancia industrial se llevan a cabo a
temperaturas superiores a la ambiental, ya que, en esas condiciones, la velocidad
de la reacción permite que su explotación sea viable desde el punto de vista
económico. Por el contrario, una forma de preservar los alimentos consiste en
almacenarlos a baja temperatura para que, de esa forma, la velocidad de
descomposición bacteriana disminuya.
Por otra parte, una reacción química es consecuencia de la reorganización de los
átomos de los reactivos para dar lugar a los productos. Este proceso no se lleva a
cabo directamente, sino a través de una asociación transitoria de las moléculas o
estado intermedio denominado complejo activado.
A la energía necesaria para que los reactivos formen el complejo activado se le
llama energía de activación, Ea, y representa la barrera de energía que han de
salvar las moléculas para que tenga lugar la reacción.
En los choques moleculares, parte de la energía cinética puede convertirse en
energía potencial. Para que un choque entre las moléculas sea efectivo, es
necesario que la energía cinética de las moléculas sea superior a la energía de
activación.
La ecuación de Arrhenius relaciona la constante de velocidad con la temperatura,
para una determinada reacción química:
k = Ae−E a /RT

donde A es una constante que tiene las mismas unidades que la constante de
velocidad; Ea es la energía de activación (unidades de energía) y R es la constante
de los gases que se expresa en unidades compatibles con las de la energía de
activación.
En forma logarítmica, la ecuación puede expresarse:

Factor de frecuencia y energía de activación.

Para que exista una reacción química es necesario que las moléculas de los
reactivos colisionen entre sí. Para que la colisión sea efectiva es necesario que las
moléculas choquen con la orientación adecuada y con la energía suficiente.

3
En la ecuación de Arrhenius, el factor de frecuencia (A) representa la probabilidad
de coalición efectiva de reactivos para formar productos. La energía de activación
(EA) representa el paquete energético que se entrega a los reactivos para la
formación de los productos. La trayectoria de la reacción directa encierra un
cambio de energía E A1 mientras que la reacción inversa lleva consigo un cambio
de energía E A2, es decir, existe una diferencia de energía Δ E. Estas condiciones
se satisfacen sólo si la reacción transcurre mediante un estado intermedio que
tenga una energía EA1* mayor que el estado inicial y una energía EA2 mayor que
la del estado final. El estado intermedio se conoce como complejo activado. Las
moléculas de reactivo deben adquirir la energía EA1 antes de que puedan formar
un complejo y por lo tanto los productos; esta energía se llama energía de
activación, y es la energía mínima que deben adquirir los reactivos para formar los
productos.

REACTIVOS
 H2O2 30%

4
 Na2S2O3 (0.1 M)

5
 KI (.024 M)

6
 H2SO4 (1:1)

7
 DIAGRAMA DE BLOQUES

MÉTODO TITRIMETRICO Colocar en una bureta 12 En una probeta de 50 mL

A TEMPERATURA mL de solución 0.1 M de adicionar 25 mL de
AMBIENTE Na2S2O3 solución 0.024 M de KI

*1 mL de H2O2 Adicionar en la misma

*1 mL de solución En un matraz Erlenmeyer bureta 1.5 mL de H2SO4
indicadora de almidón de 250 mL agregar: 1:1 (agitar para mezclar)
(SOLUCIÓN 2) (SOLUCIÓN 1)

Unir la solución 1 y 2, Cuando el color azul Adicionar

simultáneamente oscuro reaparezca anotar inmediatamente 0.1 mL
arrancar el cronómetro e el tiempo en la tabla 3.1 Na2S2O3
inmediatamente (sin parar cronometro)
adicionar 0.1 mL Na2S2O3

Anotar resultados en la Repetir el paso anterior

tabla correspondiente hasta completar 10
lecturas.

8
 MÉTODO TITRIMETRICO Anotar los valores de C
Se usarán los mismos
H202 correspondiente en
A TEMPERATURA FRÍA valores iniciales de H2O2
el tiempo cero

La diferencia será que Se repetirá la

Anotar los resultados ahora el reactor estará experimentación del
obtenidos en la tabla 3.2 sumergido con hielo, agua método a temperatura
y sal (todo el tiempo) ambiente

Valoración de la cantidad
de H2O2 Colocar en matraz
Erlenmeyer de 250 ml 1.5 ml de H2SO4

1 ml H2O2 0.02g KI
1 ml solución indicadora
de almidón

Titular con solución 0.1 Realizar cálculos

M de Na2S2O3 mediante equivalencia.

9
 DATOS EXPERIMENTALES Y CALCULOS:
 Tabla de datos experimentales

T (°C) 25.5
Tabla de datos
Tiempo V Na2S2O3
0 0
10 0.1
20 0.2
24 0.3
30 0.4
39 0.5
50 0.6
62 0.7
73 0.8
87 0.9
99 1
115 1.1
127 1.2
142 1.3
161 1.4
181 1.5
201 1.6
222 1.7
242 1.8
268 1.9
289 2

 Secuencia de cálculos

( V gastado
C H O =C H
2 2 2 O2 inicial −
[ VH
acuumulado

2
∗M ) Na S O
O2 utilizado
2 2 3

10
 Tabla de resultados

CH2O2 (mol/L)
Tiempo CA
0 0.55666667
10 0.54666667
20 0.53666667
24 0.52666667
30 0.51666667
39 0.50666667
50 0.49666667
62 0.48666667
73 0.47666667
87 0.46666667
99 0.45666667
115 0.44666667
127 0.43666667
142 0.42666667
161 0.41666667
181 0.40666667
201 0.39666667
222 0.38666667
242 0.37666667
268 0.36666667
289 0.35666667

 Para sacar la cinética de la reacción utilizamos el método diferencial, por lo

que las ecuaciones a utilizar son las siguientes:
o ∆ C A =C Ai+1 −C Ai
o ∆ t=t i+1 −t i
C +C
o C´ A= Ai+1 Ai
2
o x=ln(C A)
−∆ C A
o y=ln( )
∆t

11
Teniendo los siguientes resultados

x y
-0.59481128 -6.90775528
-0.61310447 -6.90775528
-0.63173855 -5.99146455
-0.65072646 -6.39692966
-0.67008191 -6.80239476
-0.68981939 -7.00306546
-0.7099543 -7.09007684
-0.73050297 -7.00306546
-0.75148276 -7.24422752
-0.77291215 -7.09007684
-0.79481083 -7.37775891
-0.81719983 -7.09007684
-0.84010159 -7.31322039
-0.86354017 -7.54960917
-0.88754132 -7.60090246
-0.91213272 -7.60090246
-0.93734414 -7.64969262
-0.96320765 -7.60090246
-0.98975788 -7.86326672
-1.0170323 -7.64969262

Gráficas
12
 25°C
-6.2
0 5 10 15 20 25
-6.4
-6.6
-6.8 f(x) = − 0.05 x − 6.71
-7
x

-7.2
-7.4
-7.6
-7.8
-8
y

NOTA: Sin eliminar datos.

25°C
-6.2
0 5 10 15 20 25
-6.4
-6.6
-6.8 f(x) = − 0.05 x − 6.71
-7
x

-7.2
-7.4
-7.6
-7.8
-8
y

NOTA: Eliminando el tercer y cuarto dato.

Realizando la regresión lineal, tenemos que el orden de la reacción y la constante

es:
m=n=3.02925
b=ln(k) ∴ k=eb =e−4 . 78781=0.008331
Por lo que el modelo cinético de la reacción a 25.5°C es:
-rA=0.008331CA3

13
Segundos cálculos.

T (°C) 5
Tabla de datos
Tiempo V Na2S2O3
0 0
69 0.1
143 0.2
195 0.3
258 0.4
336 0.5
420 0.6
500 0.7
600 0.8
706 0.9
806 1
912 1.1
1025 1.2
1162 1.3
1315 1.4

 Secuencia de cálculos

( V gastado
C H O =C H
2 2 2 O2 inicial −
[ VH
acuumulado

2
∗M ) Na S O
O2 utilizado
2 2 3

14
 Tabla de resultados

CH2O2 (mol/L)
Tiempo CA
0 0.55666667
69 0.54666667
143 0.53666667
195 0.52666667
258 0.51666667
336 0.50666667
420 0.49666667
500 0.48666667
600 0.47666667
706 0.46666667
806 0.45666667
912 0.44666667
1025 0.43666667
1162 0.42666667
1315 0.41666667

 Para sacar la cinética de la reacción utilizamos el método diferencial, por lo

que las ecuaciones a utilizar son las siguientes:

o ∆ C A =C Ai+1 −C Ai
o ∆ t=t i+1 −t i
C +C
o C´ A= Ai+1 Ai
2
o x=ln(C A)
−∆ C A
o y=ln( )
∆t

15
 Teniendo los siguientes resultados

x y
-0.59481128 -8.83927669
-0.61310447 -8.90923528
-0.63173855 -8.5564139
-0.65072646 -8.74830491
-0.67008191 -8.96187901
-0.68981939 -9.03598698
-0.7099543 -8.98719682
-0.73050297 -9.21034037
-0.75148276 -9.26860928
-0.77291215 -9.21034037
-0.79481083 -9.26860928
-0.81719983 -9.332558
-0.84010159 -9.52515111
-0.86354017 -9.63560811

16
 Gráficas

5°C
-8.4
0 2 4 6 8 10 12 14 16
-8.6

-8.8
f(x) = − 0.05 x − 8.75
-9
y

-9.2

-9.4

-9.6
x

NOTA: Sin eliminar datos

5°C
-8.4
0 2 4 6 8 10 12 14 16
-8.6

-8.8
f(x) = − 0.05 x − 8.75
-9
y

-9.2

-9.4

-9.6
x

NOTA: Eliminando el tercer, cuarto y último dato

Realizando la regresión lineal, tenemos que el orden de la reacción y la constante

es:
m=n=3.20139
b=ln(k) ∴ k=eb =e−6.78978=0.001125
Por lo que el modelo cinético de la reacción a 25.5°C es:
-rA=0.001125CA3.52

17
 Terceros cálculos

T (°C) 10
Tabla de datos
Tiempo V Na2S2O3
0 0
37 0.1
74 0.2
120 0.3
173 0.4
234 0.5
300 0.6
357 0.7
409 0.8
454 0.9
506 1
572 1.1
643 1.2
715 1.3
800 1.4
882 1.5

 Secuencia de cálculos

( V gastado
C H O =C H
2 2 2 O 2 inicial
−
[ VH
acuumulado

2
∗M ) Na S O
O2 utilizado
2 2 3

 Tabla de resultados

18
 CH2O2 (mol/L)
Tiempo CA
0 0.55666667
37 0.54666667
74 0.53666667
120 0.52666667
173 0.51666667
234 0.50666667
300 0.49666667
357 0.48666667
409 0.47666667
454 0.46666667
506 0.45666667
572 0.44666667
643 0.43666667
715 0.42666667
800 0.41666667
882 0.40666667

 Para sacar la cinética de la reacción utilizamos el método diferencial, por lo

que las ecuaciones a utilizar son las siguientes:
o ∆ C A =C Ai+1 −C Ai
o ∆ t=t i+1 −t i
C +C
o C´ A= Ai+1 Ai
2
o x=ln(C A)
−∆ C A
o y=ln( )
∆t

19
 Teniendo los siguientes resultados

x y
-0.59481128 -8.2160881
-0.61310447 -8.2160881
-0.63173855 -8.43381158
-0.65072646 -8.5754621
-0.67008191 -8.71604405
-0.68981939 -8.79482493
-0.7099543 -8.64822145
-0.73050297 -8.5564139
-0.75148276 -8.41183268
-0.77291215 -8.5564139
-0.79481083 -8.79482493
-0.81719983 -8.86785006
-0.84010159 -8.88183631
-0.86354017 -9.04782144
-0.88754132 -9.01188943

20
 Gráficas

10°C
-7.8
-0.95 -0.9 -0.85 -0.8 -0.75 -0.7 -0.65 -0.6 -0.55
-8

-8.2

f(x) = 2.31 x − 6.95 -8.4

y

-8.6
-8.8
-9

-9.2
x

NOTA: No se eliminan datos ya que tiene una buena tendencia.

Realizando la regresión lineal, tenemos que el orden de la reacción y la constante

es:
m=n=2.30837
b=ln(k) ∴ k=eb =e−6.953=0.000956
Por lo que el modelo cinético de la reacción a 25.5°C es:
-rA=0.000956CA2.31

21
Cuartos cálculos.

 Tabla de datos experimentales

T (°C) 15
Tabla de datos
Tiempo V Na2S2O3
0 0
28.74 0.1
66 0.2
105 0.3
142 0.4
178 0.5
226 0.6
268 0.7
322 0.8
375 0.9
425 1
486 1.1
541 1.2
618 1.3
687 1.4
755 1.5
828 1.6
915 1.7
998 1.8

 Secuencia de cálculos

( V gastado
C H O =C H
2 2 2 O2 inicial −
[ VH
acuumulado

2
∗M ) Na S O
O2 utilizado
2 2 3

]
 Tabla de resultados
22
 CH2O2 (mol/L)
Tiempo CA
0 0.55666667
28.74 0.54666667
66 0.53666667
105 0.52666667
142 0.51666667
178 0.50666667
226 0.49666667
268 0.48666667
322 0.47666667
375 0.46666667
425 0.45666667
486 0.44666667
541 0.43666667
618 0.42666667
687 0.41666667
755 0.40666667
828 0.39666667
915 0.38666667
998 0.37666667

 Para sacar la cinética de la reacción utilizamos el método diferencial, por lo

que las ecuaciones a utilizar son las siguientes:

o ∆ C A =C Ai+1 −C Ai
o ∆ t=t i+1 −t i
C +C
o C´ A= Ai+1 Ai
2
o x=ln(C A)
−∆ C A
o y=ln( )
∆t

23
  Teniendo los siguientes resultados

x y
-0.59481128 -7.96346007
-0.61310447 -8.22309055
-0.63173855 -8.26873183
-0.65072646 -8.2160881
-0.67008191 -8.18868912
-0.68981939 -8.4763712
-0.7099543 -8.3428398
-0.73050297 -8.59415423
-0.75148276 -8.5754621
-0.77291215 -8.51719319
-0.79481083 -8.71604405
-0.81719983 -8.61250337
-0.84010159 -8.94897561
-0.86354017 -8.83927669
-0.88754132 -8.82467789
-0.91213272 -8.89562963
-0.93734414 -9.0710783
-0.96320765 -9.02401079

Gráfica

24
 15°C

-1 -0.95 -0.9 -0.85 -0.8 -0.75 -0.7 -0.65 -0.6 -7.6

-0.55

-8
f(x) = 2.68 x − 6.51
y

-8.4

-8.8

-9.2
x

NOTA: No se eliminan datos ya que tiene una buena tendencia.

Realizando la regresión lineal, tenemos que el orden de la reacción y la constante

es:
m=n=2.68486
b=ln(k) ∴ k=eb =e−6.50911=0.00149
Por lo que el modelo cinético de la reacción a 25.5°C es:
-rA=0.00149CA2.68

Quintos cálculos.
25
  Tabla de datos experimentales

T (°C) 20
Tabla de datos
Tiempo V Na2S2O3
0 0
20 0.1
37 0.2
60 0.3
80 0.4
101 0.5
125 0.6
151 0.7
178 0.8
206 0.9
237 1
269 1.1
300 1.2
330 1.3
367 1.4
403 1.5
446 1.6
494 1.7
534 1.8
593 1.9
649 2

 Secuencia de cálculos

( V gastado
C H O =C H
2 2 2 O 2 inicial
−
[ VH
acuumulado

2
∗M ) Na S O
O2 utilizado
2 2 3

]
 Tabla de resultados

CH2O2 (mol/L)

26
 Tiempo CA
0 0.55666667
20 0.54666667
37 0.53666667
60 0.52666667
80 0.51666667
101 0.50666667
125 0.49666667
151 0.48666667
178 0.47666667
206 0.46666667
237 0.45666667
269 0.44666667
300 0.43666667
330 0.42666667
367 0.41666667
403 0.40666667
446 0.39666667
494 0.38666667
534 0.37666667
593 0.36666667
649 0.35666667

 Para sacar la cinética de la reacción utilizamos el método diferencial, por lo

que las ecuaciones a utilizar son las siguientes:
o ∆ C A =C Ai+1 −C Ai
o ∆ t=t i+1 −t i
C +C
o C´ A= Ai+1 Ai
2
o x=ln(C A)
−∆ C A
o y=ln( )
∆t

 Teniendo los siguientes resultados

27
 x y
-0.59481128 -7.60090246
-0.61310447 -7.43838353
-0.63173855 -7.7406644
-0.65072646 -7.60090246
-0.67008191 -7.64969262
-0.68981939 -7.78322402
-0.7099543 -7.86326672
-0.73050297 -7.90100705
-0.75148276 -7.9373747
-0.77291215 -8.03915739
-0.79481083 -8.07090609
-0.81719983 -8.03915739
-0.84010159 -8.00636757
-0.86354017 -8.2160881
-0.88754132 -8.18868912
-0.91213272 -8.3663703
-0.93734414 -8.4763712
-0.96320765 -8.29404964
-0.98975788 -8.68270763
-1.0170323 -8.63052188

Gráfica

28
 20°C
-6.8
-1.05 -1 -0.95 -0.9 -0.85 -0.8 -0.75 -0.7 -0.65 -0.6 -0.55
-7
-7.2
-7.4
f(x) = 2.56 x − 6 -7.6
-7.8
y

-8
-8.2
-8.4
-8.6
-8.8
x

Realizando la regresión lineal, tenemos que el orden de la reacción y la constante

es:
m=n=2.56489
b=ln(k) ∴ k=eb =e−5.99518=0.002491
Por lo que el modelo cinético de la reacción a 25.5°C es:
-rA=0.002491CA2.56

Tabla de resultados
T n k Ecuación cinética
°C
25.5 3.02 0.008331 -rA=0.008331CA3.02
5 3.20 0.001125 -rA=0.001125CA3.20
10 2.31 0.000956 -rA=0.000956CA2.31
15 2.68 0.00149 -rA=0.00149CA2.68
20 2.56 0.002491 -rA=0.002491CA2.56

29
Grafica de Concentración contra tiempos

25.5 °C
0.6
0.5
0.4
0.3
CA

0.2
0.1
0
0 50 100 150 200 250 300 350
t

5 °C
0.6
0.5
0.4
0.3
CA

0.2
0.1
0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
t

30
 10 °C
0.6
0.5
0.4
0.3
CA

0.2
0.1
0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
t

15 °C
0.6
0.5
0.4
0.3
CA

0.2
0.1
0
0 200 400 600 800 1000 1200
t

31
 20 °C
0.6
0.5
0.4
0.3
CA

0.2
0.1
0
0 100 200 300 400 500 600 700
t

32
 Método de Arrhenius
Tabla de datos

T k x=1/T y=ln(k)
278.15 0.00113 0.0036 -6.78997
283.15 0.00096 0.00353 -6.95275
288.15 0.00149 0.00347 -6.50898
293.15 0.00249 0.00341 -5.99507
298.65 0.00833 0.00335 -4.78777

Realizando la regresión lineal, tenemos que:

m=-Ea/R por lo que Ea=-mR

m=-8065.7 por lo que

Ea=16,026.5322 cal/mol

b=ln(A) por lo que A=eb

b=21.792

b=2.9122x109 cal/mol

Gráfica

Método de Arrhenius
0
0 0 0 0 0 0 0 0
-1
-2
-3
ln(k)

-4
-5
f(x) = − 8065.69 x + 21.79
-6
-7
-8
1/T

33
 ANALISIS DE RESULTADOS:
Para esta práctica al ser muchos cálculos para determinar las constantes K para
cada temperatura utilizamos el método diferencial para así también poder
determinar el orden y tener el modelo cinético general para la reacción, ya que,
como fue comprobado en la práctica número 2, es el método más exacto y
sencillo.
Las diferencias que se logran ver en las gráficas finales en las cuales teníamos C A
vs t, podemos analizar que concuerda la experimentación con la teoría
previamente estudiada en que, al aumentar la temperatura del reactor, la reacción
se llevara de manera más rápida, es por eso que la concentración final obtenida
en el reactor es en un tiempo menor cuando la temperatura es 25.5 °C con
respecto al tiempo medido en el reactor a temperatura de 5°C
Algo importante a tomar en cuenta en esta práctica es que, si requerimos calcular
la energía de activación de la reacción, esta debe ser calculada con la Ecuación
de Arrhenius en vez de calcularse por la Ecuación De Van’t Hoff, ya que la
ecuación de Arrhenius toma en cuenta todos los datos posibles de K a diferentes
temperaturas y la ecuación obtenida se acerca los valores reales en la
experimentación. En cambio, la ecuación de Van´t Hoff solo tomaría dos valores
de K, obteniendo un error mayor en el cálculo de la energía de activación.

CONCLUSIONES:
Con base a los resultados obtenidos se concluye que:

 Los objetivos se cumplieron de manera exitosa debido a que la práctica se

hizo de manera cuidadosa en cuanto al manejo de los reactivos, su
valoración, almacenamiento y medición de tiempo.
 El aumento de temperatura en el reactor favorece la reacción del H 2O2 y
aumenta su velocidad de reacción.
 La disminución de temperatura al reactor hace que la reacción de H 2O2 sea
más lenta y que llegue al equilibrio después de un periodo largo de tiempo
 El método de derivación es el método más practico cuando se necesita
calcular el orden y la constante K para diferentes experimentos.
 La Ecuación de Arrhenius es la ecuación ideal para calcular la Energía de
activación si se tienen 2 datos o más de contante de equilibrio y la
temperatura a la que se obtendría esa K

34
 BIBLIOGRAFÍA:
 Ingeniería de la cinética química. Smith. CHEMICAL ENGINEERING
McGRAW-HILL
 NSTITUTO NACIONAL DE REHABILITACIÓN COMITÉ DE
BIOSEGURIDAD HOJAS DE DATOS DE SEGURIDAD FECHA DE
ELABORACION: MAYO 2013 FECHA DE ACTUALIZACIÓN: ELABORO:
AUTORIZO: COMITÉ DE BIOSEGURIDAD Fuente: Merck KgaA *64271
Darmstadt *Alemania Tiosulfato de Sodio Pentahidratado,
http://www.inr.gob.mx/Descargas/bioSeguridad/TiosulfatoDeSodioPentaidra
tado.pdf
 MERCK, FICHA DE DATOS DE SEGURIDAD de acuerdo al Reglamento
(CE) No. 1907/2006 Fecha de revisión 17.07.2017 Versión 1.1
 HOJA DE DATOS DE SEGURIDAD Nombre del Producto: YODURO DE
POTASIO Fecha de Revisión: Agosto 2014. Revisión N°3,
http://www.gtm.net/images/industrial/y/YODURO%20DE%20POTASIO.pdf

35