Cinètica química: experiment tiosulfat de sodi i HCl

Experiment de Cinètica Química: Tiosulfat i HCl

Materials Necessaris

• Tiosulfat de sodi (Na₂S₂O₃), 0,1 M
• Àcid clorhídric (HCl), 2 M
• Erlenmeyer de 250 ml
• Probeta de 100 ml
• Pipeta
• Vas de precipitat de 50 ml

Procediment Experimental

S'afegeixen 50 ml de dissolució de tiosulfat de sodi i es posen dins l’Erlenmeyer. Sota de l’Erlenmeyer s’ha marcat una creu.

S’afegeixen 6 ml de HCl i, al mateix temps, es posa el cronòmetre. Agitem l’Erlenmeyer a intervals regulars.

Es mira la creu marcada a través de la dissolució i quan es deixi de veure (a causa de la precipitació de sofre) es para el cronòmetre, anotant el temps transcorregut.

Repetició de l'Experiment

Es repeteix el procediment, prenent quantitats més petites de tiosulfat de sodi i diluint amb aigua destil·lada fins a obtenir un volum final de 50 ml, per estudiar l'efecte de la concentració.

Conceptes Clau en Cinètica de Reaccions

Com reduir l'Energia d'Activació (Ea) per augmentar la Velocitat?

La manera principal de fer baixar l'Energia d'Activació (Ea) perquè la velocitat de reacció sigui més gran és mitjançant l'ús d'un catalitzador.

Factors que Influeixen en la Velocitat de Reacció

• Temperatura (T)
• Concentració dels reactius
• Estat físic dels reactius
• Catalitzadors
• Variació de volum

Efecte de la Concentració dels Reactius

L'augment de la concentració augmenta la velocitat de reacció. Si augmenta la concentració, augmenta la probabilitat de xoc efectiu entre les molècules dels reactius.

Equació d'Arrhenius

L'Equació d'Arrhenius relaciona la constant de velocitat (k) amb la temperatura.

El Paper dels Catalitzadors

Un catalitzador modifica l'Ea de la reacció. Concretament, disminueix l'Ea i, per tant, disminueix l'energia cinètica mínima que han d'assolir els reactius en el xoc per donar lloc als productes, augmentant així la velocitat de la reacció.

Un catalitzador és una substància que s’afegeix a la reacció (sense consumir-se) i modifica la velocitat de la reacció.

Anàlisi Termodinàmica: Espontaneïtat de Reaccions

Raonament sobre l'Espontaneïtat a Diferents Temperatures

Sabent que la reacció és exotèrmica, raona si la reacció serà espontània a temperatures altes o baixes.

• Si la reacció és exotèrmica, vol dir que l’entalpia (ΔH) és negativa (ΔH < 0).
• Per decidir si la reacció és espontània, utilitzem la fórmula de l’Energia Lliure de Gibbs: ΔG = ΔH - T·ΔS.
• Perquè la reacció sigui espontània, cal que ΔG sigui negativa.
• Si assumim que la variació d'entropia (ΔS) és negativa (com s'explica a continuació), el terme -T·ΔS serà positiu.
• Per tant, per garantir que ΔG < 0, la magnitud de ΔH ha de ser superior a la magnitud de T·ΔS. Això s'afavoreix a baixes temperatures.
• Només a baixes temperatures la reacció serà espontània (si ΔS < 0).

Variació d'Entropia (ΔS)

Com serà la variació d’entropia d’aquesta reacció?

L’entropia (ΔS) és una funció d’estat que mesura el desordre del sistema.

Si en la reacció el nombre de mols finals és inferior al nombre de mols inicials (p. ex., 2 mols de Cl gas passen a 1 mol de Cl₂ gas), es passa d’una situació de menys ordre a una de més ordre.

Per tant, la variació d’entropia (ΔS) serà negativa.