Cin

1
Cinètica Química

• Estudi de la influència de la temperatura en la
  velocitat duna reacció química

2
Què entenem per Cinètica Química?
? Es la branca de la química que estudia la
velocitat de les reaccions i els seus mecanismes.
La velocitat de una reacció depèn de la
naturalesa de las substàncies (àrea de contacte),
temperatura, concentració dels reactius i
presència de catalitzadors. Un increment de
temperatura produeix quasi invariablement un
augment de velocitat també laugment de la
concentració inicial origina una acceleració en
la velocitat.
? La velocitat de una reacció química es aquella
a la que les concentracions de las substàncies
reaccionants varien amb el temps, és a dir,
-dC/dt, on C és la concentració del reactiu i t
el temps. El signe menys usat indica que la
concentració disminueix amb el temps
? La cinètica química té molta importància avui
dia ja que aconseguir accelerar una reacció
química dins dun procés industrial té nombrosos
avantatges davant la competència.
3
Com influeix la temperatura?

• Per norma general, la velocitat de reacció
  augmenta amb la temperatura per que en
  augmentar-la incrementem lenergia cinètica de
  les molècules. Amb major energia cinètica, les
  molècules es mouen més de presa i xoquen amb més
  freqüència i amb més energia.

• Per a un gran nombre de reaccions químiques la
  velocitat es duplica aproximadament cada 10 ºC.

4
Què és una reacció quimioluminiscent?

• La producció de llum visible per part duna
  reacció química es el procés de
  quimioluminescència. Aquesta ocorre quan una
  reacció que allibera energia produeix una
  molècula en un estat elèctricament excitat i eixa
  molècula, mentre retorna al seu estat basal,
  allibera energia en forma de llum. La
  quimioluminescència ocorre en estat gasós, com en
  els llamps, o en estat sòlid i líquid.  Les
  reacciones de quimioluminescència produeixen llum
  sense una prèvia absorció denergia radiant.

• La bioluminescència es la producció de
  quimioluminescència por organismes vius.  Tal
  volta lexemple millor conegut siga el de la cuca
  de llum. Altres organismes poden produir
  bioluminescència com algunes bactèries, algues,
  celenterats y alguns crustacis.

5
(No Transcript)
6

• El procés de quimioluminescència es molt
  diferent de processos fotoluminescents
  (fluorescència i fosforescència).  Ambdós ocorren
  després de que es produeix un estat excitat al
  haver absorció de llum, cosa que no ocorre en la
  quimioluminescència, que no necessita excitació
  prèvia amb llum.

• La longitud donda (el color) emesa per una
  molècula està relacionada amb la energia del seu
  estat excitat.

? La producció de quimioluminescència depèn de
diversos factors. 1r) La reacció deu proveir
suficient energia per crear un estat
elèctricament excitat. 2n) La reacció deu
produir una espècie que siga capaç de formar un
estat elèctricament excitat. 3r) La mescla de
reacció deu contenir una molècula que la
desactive dun estat excitat per lemissió de un
fotó.
7
Investigació/Hipòtesi

• En aquesta pràctica els alumnes hauran de mesurar
  la quantitat de llum que semet en una reacció
  quimioluminescent a diferents temperatures.

• Sha de comprovar si en augmentar la temperatura
  la velocitat de la reacció quimioluminescent
  augmenta i semet més llum, o a linrevés.

• Les dades experimentals senregistraran amb
  lajut del sensor de llum, la consola MultiLogPRO
  i el programa MultiLab

8
Material
9
Procediment
1. Engegueu la consola.
Nota Recordeu que el laboratori ha destar el
més fosc possible a lhora de mesurar la llum.
2. Connecteu el sensor de Llum a lentrada 1
(I/O-1) de la consola, connecteu-la al PC i obriu
el programa MultiLab
3. Cliqueu Ajudant de configuració i programeu
la consola segons les instruccions del guió.
4. Colloqueu el sensor de Llum dins duna caixa
de sabates de manera que estigui el més a fosques
possible.
10
5. Agiteu i després doblegueu la barreta
luminiscent per tal de posar en contacte els
reactius. Als pocs segons veureu que esdevé la
reacció química i la barreta comença a emetre
llum. Introduïu llavors la barreta en la caixa de
sabates i situeu-la davant mateix del sensor de
llum. Cal posar la punta de la barreta encarada a
lobertura del sensor i en contacte, sinó, no
funciona.
.
6. Cliqueu el botó Executar per començar la
captació de dades. A la pantalla de lordinador
apareixerà el gràfic, en funció del temps, de la
intensitat lluminosa que arriba al sensor de llum
procedent de la barreta quimioluminiscent.
7. Ara heu de posar la barreta dins del vas de
precipitats ple amb glaçons uns 5 minuts per tal
de disminuir la seva Tª. Després torneu a situar
la barreta davant del sensor de llum (com abans),
cliqueu el botó Executar per començar la
captació de dades. A la pantalla del PC
apareixerà un gràfic sobreposat a lanterior.
11
Anàlisi i tractament de dades

• Una vegada obtingudes les dades, us hauria
  deixir un gràfic com el que us presentem tot
  seguit

• Observeu el gràfic que heu produït i si nesteu
  satisfets, guardeu les dades. Si no esteu
  satisfets, repetiu el punt 5 de lapartat
  anterior.

• Una vegada obtingudes les dades, heu de contestar
  les qüestions del guió de pràctiques i redactar
  linforme.

12
Context històric
? A les darreries del S-XIX comença a estudiar-se
la rapidesa amb que ocorren les reaccions
químiques. Comprendre els factors que incideixen
sobre la rapidesa a la que es verifica una
reacció química pressuposa la capacitat de
governar-la. Lexperiència demostrava que, per
exemple, la hidròlisi de lalmidó saccelerava
per la presencia dàcids.
? El primer esglaó en ledificació de la teoria
de la cinètica química el posà el suec Arrhenius
qui en 1889 estudià la correlació existent entre
la rapidesa amb que ocorre una reacció química i
la temperatura. Svante August Arrhenius ( Vik,
Suècia,1859 -Estocolm, 1927). Estudià en Upsala i
en Estocolm, on Impartí classes de física en la
Universitat (1891-1904). En 1904 passà a dirigir
el Institut Nobel de Química Física (1905-1927).
13
? Sent estudiant, mentre preparava el doctorat en
la universitat dUpsala, va investigar les
propietats conductores de les dissolucions
electrolítiques, que va formular en la seua tesi
doctoral. La seua acceptació científica li valgué
lobtenció del premi Nobel de Química en 1903.
? A banda de les solucions electrolítiques, va
estudiar les velocitats de reacció i també
astronomia. Així, com abans hem esmentat, en 1889
descobrí que la velocitat de les reacciones
químiques augmenta amb la temperatura, en una
relació proporcional a la concentració de
molècules existents.
? Els resultats experimentals li van permetre
deduir una nova magnitud, lEa (energia
dactivació energia que necessita un sistema per
iniciar un determinat procés. LEa sempra per
denominar lenergia mínima necessària per a que
es produïsca una reacció química determinada.
Aquest concepte condueix a lelaboració de la
teoria de les collisions efectives com a forma
dinterpretació de les reaccions químiques.
14
? Per a que esdevinga una reacció entre dos
molècules, aquestes deuen collisionar amb
lorientació correcta i posseir una quantitat
denergia mínima. A mesura que les molècules
saproximen, els núvols electrònics se
repelleixen. Per vèncer aquesta repulsió es
necessita energia (energia dactivació), que
prové del calor del sistema, és a dir, de
lenergia translacional, vibracional,... etc de
cada molècula. Si la energia és suficient, es
venç la repulsió i les molècules saproximen el
suficient per a que es produïsca una reordenació
dels enllaços de las molècules i continue la
reacció.
? Avui dia, és un camp de molta actualitat
lestudi de la disminució de lenergia
dactivació mitjançant catalitzadors substàncies
(naturals o artificials) que rebaixen
substancialment lEa i per tant augmenten la
velocitat duna reacció química, des dunes
poques unitats fins milers de vegades.
? Per acabar, el 1909 Arrhenius fou acceptat com
membre estranger de la Royal Society.