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INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA Y LA CONCENTRACIÓN DEL ION HIDRONIO EN LA VELOCIDAD DE REACCIÓN DEL MAGNESIO CON LOS ÁCIDOS HCl Y H2SO4

POR: MAO DAVID BERRIO CANTERO ANDREINA ESTHER SOTELO ARRIETA MARY GALEANO ARGEL EDUARDO MENDOZA SEGURA SHIRLEY ANDREA VALVERDE SAENZ

A: DOC. WILLIAM BLANCO BEDOYA

UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS Y DE EDUCACIÓN LICENCIATURA EN CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL MONTERÍA- CÓRDOBA 2019

RESUMEN En la experiencia de laboratorio se pudo estudiar como la concentración de los iones hidronios y la temperatura, afecta la velocidad de reacción del magnesio y se determinó el orden de la reacción. Se hizo uso de dos ácidos, los cuales fueron HCl y H2SO4 (1,2M 1M 0,8M 0.6M 0,5M respectivamente) los cuales aportaron los iones hidronios a la reacción. Para la realización de esta parte de la práctica la temperatura debió mantenerse constante (T. ambiente). Los resultados obtenidos mostraron que la velocidad de reacción fue mayor cuando la concentración de los iones hidronios era de 1,2 M ya que duro menos tiempo la reacción; el orden de reacción se determinó por el método gráfico, dando de orden 1 para reacción del Mg con el HCl y de orden 2 para la del H2SO4, de todo lo anterior se pudo concluir que la velocidad de una reacción es directamente proporcional tanto a la concentración, como a la temperatura.

INTRODUCCIÓN

La velocidad de reacción química es muy importante tanto para el estudio científico de la química como para la industria por ello se estudiaron algunos parámetros que afectan directamente la velocidad de reacción de las sustancias químicas Las reacciones químicas son interacciones de reactantes, donde estos se transforman para formar un producto en determinado periodo de tiempo. La velocidad con la que se efectúan estas transformaciones se conoce como velocidad de reacción química y puede verse afectada por algunos parámetros como la concentración y la temperatura. La velocidad de reacción no es constante, al principio de la experiencia cuando la concentración de los reactivos era mayor, se aumentaba la probabilidad de obtener productos en menor tiempo ya que se aumentaba el número de choques caóticos de los reactivos. Cada vez que íbamos avanzando como se disminuía la concentración de los reactivos, era menos probable de que estos choques se dieran y esto hacia que el transcurso de tiempo para que los productos se formaran fuera mayor. De igual manera la temperatura es otro parámetro muy importante que influye en la velocidad de reacción, es de saber que a mayor temperatura las fueras de repulsión de la molécula se harán mayores y las fuerzas de cohesión se harán relativamente menores. Esto hace que a mayor temperatura sea mayor la velocidad de reacción para estas sustancias químicas.

OBJETIVOS

Objetivo general 

Observar como la concentración iones hidroneos y la temperatura influye en la velocidad de reacción del magnesio.

Objetivos específicos   

Estudiar la influencia de la concentración del ion hidronio en la velocidad de reacción del magnesio con los ácidos HCl y H2SO4, a temperara constante. Determinar la ley de velocidad de reacción. Comprobar experimentalmente la acción de los factores que afectan la velocidad de una reacción.

MARCO TEÓRICO El concepto de velocidad de reacción designa a la cantidad de sustancia que se convierte en una reacción dada, por unidad de volumen y de tiempo. Así, la reacción de un material como el hierro será mucho más lenta y llevará años en comparación con la combustión del gas butano, a instancias de un fuego, la cual se producirá en muy pocos segundos nada más. En tanto, será la cinética química, aquella área dentro de la fisicoquímica la encargada de estudiar la rapidez de una reacción y como determinadas condiciones variables modifican la rapidez de reacción de un material o sustancia, y asimismo los eventos moleculares que tienen lugar en la reacción general. Mientras tanto, será la dinámica química la que se ocupa de estudiar el origen de las velocidades de los diversos tipos de reacciones. Según las leyes de la velocidad, la velocidad der reacción será función de la temperatura, la presión, y las concentraciones de distintas especies de la reacción; Ci, y puede depender de las concentraciones, Cx, de especies como catalizadores o inhibidores que pueden no a aparecer en la reacción global. Además, si la reacción se produce homogéneamente (esto es, tan sólo en una sola fase), la velocidad es proporcional al volumen de la fase, V. si la reacción ocurre sobre una superficie activa, la velocidad es proporcional al área de la superficie activa A. por tanto, en forma muy general, podemos expresar la velocidad de reacción como la suma de las velocidades de las reacciones homogéneas y de su superficie: Las reacciones se clasifican cinéticamente como homogéneas y heterogéneas. Una reacción homogénea tiene lugar en una sola fase; una reacción heterogénea se produce, al menos en parte, en más de una fase. Un tipo común de reacción heterogénea tiene una velocidad que depende del área de una superficie que está expuesta a la mezcla de reacción. Esta superficie pude encontrarse en la pared interior del recipiente de reacción puede ser la superficie de un catalizador sólido. En alguna etapa de cualquier estudio cinético es necesario averiguar si la reacción está influida por las paredes del recipiente. Si el recipiente está hecho de vidrio, suele llenarse de fibra de vidrio, bolas o muchos tubitos ara aumentar el área expuesta. Cualquier efecto en la velocidad de reacción e nota. Si la reacción es estrictamente homogénea, la velocidad no sería afectada por el hecho de rellenar el recipiente de esta forma.

PROCEDIMIENTO

a). Estudio de la influencia de la concentración del ion hidronio en la velocidad de reacción del magnesio con los ácidos HCl y H2SO4.

-

Rotulamos 5 beackers como 1,2M, 1M, 0,8M, 0,6M y 0,5M.

-

Medimos 20ml de disolución de 1,2M y lo vertimos en el beacker rotulado 1,2M procedemos con los 4 restantes de la misma forma.

-

Cortamos 5 cintas de Magnesio de 1 cm de longitud cuyo peso aproximado es de 0,055g.

-

Introducimos una cinta de Magnesio en el beacker rotulado como 1,2M , con la ayuda del agitador , sumergimos la conga completamente en el ácido.

-

Cronometramos en el momento en que introducimos hasta que haya reaccionado completamente.

-

Anotamos el tiempo con los restantes beackers de la misma forma.

-

Repetimos la experiencia anterior sustituyendo el HCL por H2So4.

-

Repetimos la experiencia del H2So4 a diferentes temperaturas.ñ

RESULTADOS Y ANÁLISIS

Experiencia 1 Tabla de resultados entre el Mg + HCl a temperatura constante Mg(W promedio en g)

[H3O+]

0.055 g

1.2

52 s

0.055 g

1.0

63 s

0.055 g

0.8

124 s

0.055 g

0.6

167 s

0.055 g

0.5

462 s

TIEMPO(s)

1/t(s-1) [H3O+]2 log[H3O+] log(1/t) 0,0192307 1.44 0.0792 -1.7166 0,0158730 1.00 0.0000 -1.7994 0,008064 0.64 -0.0969 -2.0969 0,005988 0.36 -0.2218 -2.2291 0,0021645 0.25 -0.3010 -2.6655

Tabla de resultados entre el Mg + H2SO4 Mg(W en g)

[H3O+]

TIEMPO(s)

0.055 g

0.25

439 s

0.055 g

0.3

236 s

0.055 g

0.4

139 s

0.055 g

0.5

106 s

0.055 g

0.6

76 s

a temperatura constante

1/t(s-1) [H3O+]2 log[H3O+] 0,00277904 0.062 -0,60205 0,00423728 0.09 -0.5228 0,00719424 0.16 -0.3979 0,00943396 0.25 -0.3010 0,0131578 0.36 -0.2218

log(1/t) -2.5686 -2.3736 -2.1432 -2.0254 -1.8814

Resultados entre Mg + H2So4 con variación de temperatura Mg(W en g) Temperatura

[H3O+]

TIEMPO(s)

0.055 g 40°

0.25

105 s

0.055 g 60°

0.3

67 s

0.055 g 50°

0.4

80 s

0.055 g 70°

0.5

61 s

1/t(s-1) [H3O+]2 log[H3O+] 0,00952380 0.06 -0,60205 0,01492537 0.09 -0.5228 0,0125 0.16 -0.3979 0,01639344 0.25 -0.3010

log(1/t) -2.0222 -1,8268 -1,90308 -1,78781

Experiencia 1 Parte A. Reacción Mg + HCl Trace en un mismo gráfico tomando en las ordenadas (1 / t). Que es proporcional a la velocidad de reacción y en las abscisas la concentración de H3O+ y el cuadrado de la concentración de H3O+.

Tabla 1. Concentración de [H3O+]

Concentración de [H3O+]2

1.2

1.44

1.0

1.0

0.8

0.64

0.6

0.36

0.5

0.25

1/t (s)-1 0,0192307 0,0158730 0,008064 0,005988 0,002164

[H3O+] Vs 1/t 0.016 0.014 y = 0.0168x - 0.0066 R² = 0.9992

0.012

1/t

0.01 0.008 0.006 0.004 0.002 0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

[H3O+]

1

1.2

1.4

Grafica 1

Del anterior gráficos se puede observar la dependía del inverso del tiempo con respecto a la concentración de iones hidronios, y de esta forma teniendo que el inverso del tiempo es proporcional a la velocidad de reacción, entonces se tiene que la velocidad depende de la concentración. La grafica anterior por tanto cumple con la ecuación de velocidad de reacción 𝑉 = 𝐾𝐶 𝑛 ; donde K es la constante especifica de velocidad, C es la concentración del reactivo y n es el orden de reacción, es decir que de la gráfica 1 la ley de velocidad viene dada por 𝑉 = 𝐾[𝐻3 𝑂+ ] ; Con n=1 Para la determinación de la ecuación de velocidad correspondiente a la reacción se hace necesario conocer el valor de R2, ya que dependiendo de cuál sea el valor más cercano a 1 ese será el posible orden de reacción, para este caso el valor de R2 de la gráfica 1

Parte B. Reacción Mg +H2SO4 Trace en un mismo gráfico tomando en las ordenadas (1 / t). Que es proporcional a la velocidad de reacción y en las abscisas la concentración de H3O1+ y el cuadrado de la concentración de H3O1+. ¿Que pude concluir del grafico obtenido?

Tabla 2. Concentración de [H3O+]

Concentración de [H3O+]2

0,25

0,062

0,3

0,09

0,4

0,16

0,5

0,25

0,6

0,36

1/t (s)-1 0,002779 0,004237 0,007194 0,009433 0,013157

Grafica 2

[H3O+] Vs 1/t 0.016 y = 0.0184x - 0.0076 R² = 0.9925

0.014 0.012

1/t

0.01 0.008 0.006 0.004 0.002 0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

[H3O+]

Grafica 2 Del anterior gráficos se puede observar la dependía del inverso del tiempo con respecto a la concentración de iones hidronios, y de esta forma teniendo que el inverso del tiempo es proporcional a la velocidad de reacción, entonces se tiene que la velocidad depende de la concentración. La grafica anterior por tanto cumple con la ecuación de velocidad de reacción 𝑉 = 𝐾𝐶 𝑛 ; donde K es la constante especifica de velocidad, C es la concentración del reactivo y n es el orden de reacción, es decir que de la gráfica 1 la ley de velocidad viene dada por 𝑉 = 𝐾[𝐻3 𝑂+ ] ; Con n=1 Para la determinación de la ecuación de velocidad correspondiente a la reacción se hace necesario conocer el valor de R2, ya que dependiendo de cuál sea el valor más cercano a 1 ese será el posible orden de reacción, para este caso el valor de R2 de la gráfica 2 es más próximo a 1.

Parte C. HCL

Trace un gráfico tomando las ordenadas el log (1 / t) y en las abscisas log [ H3O1+]. Calcule la pendiente. ¿Qué representa está pendiente? Tabla 1. Log[H3O+] Log(1/t) 0.0792 -1.766 0.0000 -1.7994 -0.0969 -2.0969 -0.2218 -2.2291 -0.3010 -2.6655 Grafica 1.

Log[H3O+] Vs Log(1/t) 0 -0.35

-0.3

-0.25

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

Log(1/t)

-0.5 -1

y = 2.252x - 2.0098 R² = 0.9651

-1.5 -2 -2.5

Log[H3O+]

-3

Con base a que la gráfica 1 cumple que V=KCn y si aplicamos el método diferencial nos queda que lnV=lnK + nLnC Y sabiendo que la velocidad es proporcional al inverso del tiempo, tenemos que reemplazando C = ([H3O+] ln(1/t)= lnK +n ln[H3O+] Se puede observar que la ecuación tiene la forma de una ecuación de la forma y = mx + b donde y=ln(1/t); m=n; x=ln[H3O+] y b=lnK, es decir, que podemos afirmar que la pendiente representa al orden de reacción.

Parte D. H2SO4

Trace el mismo gráfico utilizando en (c) tomando en las ordenadas el log (1 / t) y en las abscisas log [ H3O1+]. Calcule la pendiente. ¿Qué representa esta pendiente? Tabla 4 Log de [H3O+] -1,2076 -0,5228 -0,3979 -0,3010 -0,2218

Log de 1/t -2,5686 -2,3736 -2,1432 -2,0254 -1,8814

Grafica 2

Log[H3O+] Vs Log(1/t) 0 -0.35

-0.3

-0.25

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

Log(1/t)

-0.5 -1

y = 2.314x - 1.9581 R² = 0.9835

-1.5 -2 -2.5

Log[H3O+]

-3

De igual forma a la parte anterior, si llevamos la ecuación a una forma y = mx + b, entonces sabemos que la pendiente m hace referencia al orden de reacci

A partir de la ecuación de Arrhenius se puede comprobar la dependencia de la constante de velocidad de una reacción química con respecto a la temperatura

Como se puede utilizar para comprobar la dependencia de la constante k con respecto a la temperatura, si se hace una grafico de 1/T vs ln(K), se puede notar que la ecuación presenta una tendencia lineal y cumple con una ecuación de una recta con pendiente negativa

Si comparamos el grafico con lo mencionado en el párrafo anterior podemos observar que este cumple con la ecuación de Arrhenius. Para este caso la constante de velocidad K de la ecuación la podemos definir como K=V/Cn como V α 1/t nos queda que K=1/tCn . De esta forma la ecuación de Arrhenius nos queda de la

siguiente forma: Ln(1/tCn)=lnA + EA/RT.

CUESTIONARIO

1. ¿Por qué en todos los ensayos se utiliza una cinta de magnesio de la misma longitud? R/ Se utiliza misma longitud para que la masa y por ende la concentración permanezca constante 2. ¿Qué objetivo tiene introducir el beacker de la reacción en un baño de agua durante la misma? R/ Se hace con el objetivo de mantener la temperatura constante. 3. ¿Por qué se recomienda introducir la cinta de magnesio en el ácido con la ayuda de un agitador de vidrio, pero sin agitación? R/ Se recomienda introducir la cinta de magnesio en el ácido con el fin de que toda la superficie de la cinta entre en contacto con el ácido, sin agitar porque esto puede causar un aumento directo de la temperatura; ambas consideraciones afectan directamente la velocidad de la reacción 4. ¿Qué factores se mantienen constantes cuando se mide la velocidad de reacción del Mg con los ácidos HCL y sulfúrico a distintas concentraciones? R/ Los factores que se mantuvieron constante fueron la presión y la temperatura en la experiencia 1. En la experiencia 2 se mantuvo constante la presión y la concentracion del ácido.

5. Consulta un gráfico en el cual se sitúa en las ordenadas (1 / t) y en las abscisas [ H3O1+], para el HCl y H2SO4. A partir de ello determinar: a) ¿Cuál es la ley de la velocidad? b) ¿Qué línea presenta mayor pendiente? R/

La pendiente para cada recta es:

HCl

H2SO4

m=

40−10 14 −4

30

= 10 = 3

26−22

4

m = 16−14 = 2 = 2

a).Como la gráfica es de concentración vs tiempo es una recta y se deduce que es de orden 2 de acuerdo a la ecuación integral de orden 2.

C=

1 𝑘∗𝑡+

1 𝐶𝑜

De modo que la ley de la velocidad para cada recta es: VI= 3 [𝐻𝐶𝑙]2

VII= 2 [𝐻2𝑆𝑂4]2 b). la línea que presenta mayor pendiente es la de HCl

6. Aplique logaritmo a la expresión que relaciona la velocidad de reacción con la concentración V = KCn a) ¿Qué representa cada uno de los términos de esa ecuación? b) Si se gráfica los log de 1 / t en la ordenadas y los log de las

concentraciones en las abscisas, ¿Cómo determinaría n? c) ¿Sería ésta una recta que pasa por el origen? Explique. d) ¿Cómo obtendría K en el gráfico?

R/ a).V= k*cn Log (v) = log (k*cn ) b).El orden de la reacción se determina por el método analítico o gráfico. c).La constante especifica de velocidad es la pendiente de la recta que se obtiene al graficar los parámetros de C vs

1 𝑡

ó

ln(c) vs

1 𝑡

dependiendo del orden de la

reacción.

7. ¿Cree usted que la velocidad con que aparece Mg2+ en la recta es igual a la velocidad de desaparición del H3O1+? Explique. R/ 2𝑀𝑔 + 4𝐻3𝑂+ → 2𝑀𝑔+2 + 4𝐻2 + 2𝐻2 𝑂 La velocidad de aparición del 𝑀𝑔+2 es la mitad con que desaparece el 𝐻3 𝑂+

8. ¿Por qué cuando se estudia la influencia de la temperatura en la velocidad de reacción, se mantiene constante la concentración? ¿Qué otro factor se mantiene constante? R/ Sabemos que tanto la temperatura como la concentración de los reactivos son factores que influyen considerablemente en la velocidad de una reacción, si se aumenta la concentración de los reactivos aumentara la velocidad de la reacción; ya que al aumentar el número de partículas por unidad de volumen se producirá un aumento en el número de choques entre las partículas. Ahora en el caso de que se mantenga constante la concentración, observaremos que hay otro factor que de igual forma se mantendrán constante el cual será la velocidad, esto se debe a que la velocidad de una reacción se define como la variación de la concentración de los reactivos con respecto al tiempo; si la concentración permanece constante tendremos que de igual forma la velocidad de la reacción también será constante. 9. Si la reacción estudiada cumple con la ecuación de Arrhenius qué tipo de curva se debe obtener al graficar log (1 / t) contra 1 / T. ¿Por qué? R/ Se debe obtener una línea recta con una pendiente negativa. 10. ¿Qué objetivo tiene en esta práctica estudiar la velocidad de reacción del Mg con el HCl y el H2SO4? R/ El objetivo que se tiene al estudiar la velocidad de reacción del Mg con estos dos ácidos a diferentes concentraciones es observar el comportamiento o la actividad del metal al ser este expuesto a diferentes concentraciones del ión hidronio en una disolución, además determinar la influencia de la naturaleza de los reactivos en la velocidad de reacción.

CONCLUSIONES

Teniendo en cuenta todos los procedimientos realizados podemos decir que al momento de experimentar, todo transcurrió con total normalidad ya que se pudo estudiar la influencia de la concentración de iones hidroneos en las diferentes reacciones llevadas a cabo, de igual forma con la influencia de la temperatura en las velocidades de reacción. Se puede concluir que por todo lo realizado tanto analíticamente como gráficamente que se pudieron establecer los diferentes órdenes de reacción y así como las respectivas leyes de velocidad de las diferentes reacciones.

BIBLIOGRAFÍA

  

CASTELLAN Gilbert. Fisicoquímica. Segunda Edición. Editorial Addison Longman. México, 1998. MARON & PRUTTON. Fundamentos De Fisicoquímica. Vigésima séptima reimpresión. México, 2001 PRÁCTICA 13 CINÉTICA QUÍMICA II: INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA Y DE LA PRESENCIA DE UN CATALIZADOR. Vease en:https://www.uam.es/docencia/qmapcon/QUIMICA_GENERAL/Practica_1 3_Cinetica_Quimica_II_Influencia_de_la_Temperatura_y_de_la_Presencia_ %20de_un_Catalizador.pdf

FISICOQUÍMICA

MEDICIÓN DE LA VISCOSIDAD DE LÍQUIDOS

TUTOR: WILLIAM BLANCO BEDOYA

ESTUDIANTES: ANDREINA ESTHER SOTELO ARRIETA MAO DAVID BERRIO CANTERO MARY GALEANO ARGEL EDUARDO MENDOZA SEGURA SHIRLY ANDREA VALVERDE

UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA FACULTAD DE EDUCACIÓN Y CIENCIAS HUMANAS LICENCIATURA EN CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL MONTERIA- 2019

OBJETIVOS - Medir la viscosidad de líquidos utilizando la ecuación de Stockes. - Estudiar el efecto de la temperatura sobre la viscosidad

MATERIALES UTILIZADOS -

Esferas de diferentes tamaños.

-

Agua destilada.

-

Aceite vegetal.

-

Tubo

-

Cronómetro.

-

Balanza.

-

Calibrador.

INTRODUCCIÓN La practica de viscosidad es una practica muy importante en el sentido industrial debido a que esta se fundamenta mucho en leyes físicas y químicas que nos permite entender porque tal compuesto es mas espeso que otro, o porque un compuesto es utilizado como lubricante, etc. El saber cuan viscoso es una solución nos permite saber por ejemplo su peso molecular, es decir podemos determinar el peso molecular de una solución desconocida gracias al método de viscosidad. El poder estudiar la viscosidad de una sustancia nos ayuda a concluir cuanto varia con respecto a la temperatura, si es mas viscoso o menos viscoso, etc. El conocimiento de la viscosidad de un liquido nos ayuda en el área de mecánica de fluidos ya que podemos saber que tipo de liquido es importante y porque usarlo en tal maquina para que esta funcione en optimas condiciones. O porque usar tal lubricante para carro a tal temperatura y porque no usar otro. O tal vez en las bebidas como las cervezas, ya que la viscosidad influye mucho en el gusto de la persona, etc. En fin el conocimiento de la viscosidad trae consigo muchas

conclusiones que pueden llevar al éxito de una empresa.

MARCO TEORICO Los gases y los líquidos tienen una propiedad conocida como la viscosidad, la cual se puede definir como la resistencia a fluir ofrecida por un liquido, resultante de los efectos combinados de la cohesión y la adherencia. La viscosidad se produce por el efecto de corte o deslizamiento resultante del movimiento de una capa de fluido con respecto a otro y es completamente distinta de la atracción molecular. Se puede considerar como causada por la fricción interna de las moléculas y se presenta tanto en gases ideales como en líquidos y gases reales. VISCOSIDAD DE LOS LIQUIDOS: Los líquidos presentan mucha mayor tendencia al flujo que los gases y, en consecuencia, tienen coeficientes de viscosidad mucho mas altos. Los coeficientes de viscosidad de los gases aumentan con la temperatura, en tanto que los de la mayoría de líquidos, disminuyen. Asimismo se ha visto que los coeficientes de viscosidad de gases a presiones moderadas son esencialmente independientes de la presión, pero en el caso de los líquidos el aumento en la presión produce un incremento de viscosidad. Estas diferencias en el comportamiento de gases y líquidos provienen de que en los líquidos el factor dominante para determinar la viscosidad en la interacción molecular y no la transferencia de impulso.

La mayoría de los métodos empleados para la medición de la viscosidad de los líquidos se basa en las ecuaciones de Poiseuille o de Stokes. La ecuación de Poiseuille para el coeficiente de viscosidad de líquidos es: 𝑛=

𝜋𝑃𝑟4𝑡 8𝐿𝑉

donde V es el volumen del liquido de viscosidad que fluye en el tiempo t a traves de un tubo capilar de radio r y la longitud L bajo una presión de P dinas por centímetro cuadrado. Se mide el tiempo de flujo de los líquidos, y puesto que las presiones son proporcionales a las densidades de los líquidos, se puede escribir como:

𝑛1 𝑃1𝑇1 = 𝑛2 𝑃2𝑇2 Las cantidades t1 y t2 se miden mas adecuadamente con un viscosímetro de Ostwald. Una cantidad definida de liquido se introduce en el viscosímetro sumergido en un termostato y luego se hace pasar por succión al bulbo B hasta que el nivel del liquido este sobre una marca a. Se deja escurrir el liquido el tiempo necesario para que su nivel descienda hasta una marca b y se mide con un cronometro. El viscosímetro se limpia, luego se añade el liquido de referencia y se repite la operación. Con este procedimiento se obtienen t1 y t2 y la viscosidad del liquido se calcula con la ecuación anterior.

NFLUENCIA DE LA TEMPERATURA: El efecto de la temperatura sobre la viscosidad de u liquido es notablemente diferente del efecto sobre un gas; mientras en este ultimo caso el coeficiente aumenta con la temperatura, las viscosidades de los líquidos disminuyen invariablemente de manera marcada al elevarse la temperatura. Se han propuesto numerosas ecuaciones que relacionan viscosidad y temperatura como por ejemplo: 𝑛 = 𝐴𝑒

𝐵 𝑅𝑇

donde A y B son constantes para el liquido dado; se deduce que el diagrama de log() frente a 1/T seta una línea recta. Se pensó en otro tiempo que la variación de la fluidez con la temperatura resultaría mas fundamental que la delcoeficiente de viscosidad; pero el uso de una expresión exponencial hace que la opción carezca de importancia. DENSIDAD: Se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. La densidad de un cuerpo esta relacionado con su flotabilidad, una sustancia flotara sobre otra si su densidad es menor.

La gravedad especifica o densidad relativa esta definida como el peso unitario del material dividido por el peso unitario del agua destilada a 4 °C. Se representa la gravedad especifica (Ge) y también se puede calcular utilizando cualquier relación de peso de la sustancia a peso del agua. PICNOMETRO: 𝑊 𝑉 𝑊𝑤 𝐺𝑒 = 𝑣 Es un aparato que se utiliza para determinar las densidades de distintas sustancia. También se conoce como frasco de densidades. Consiste en un pequeño frasco de vidrio de cuello estrecho cerrado con un tapón esmerilado, hueco y que termina por su parte superior en un tubo capilar con graduaciones

REACTIVOS: AGUA DESTILADA La sustancia compuesta por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno que es incolora, insípida e inodora recibe el nombre de agua. Destilar, por otra parte, es el acto de filtrar o de separar una sustancia volátil de otra fija a través de la aplicación de calor para luego enfriar su vapor y convertirla otra vez en un líquido. El agua destilada, por lo tanto, es agua que ha sido sometida a un proceso de destilación que permitió limpiarla y purificarla. Esto hace, en teoría, que el agua destilada sea agua potable, ya que es una sustancia pura que solo contiene un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno (H2O)

Usos más frecuentes del agua

destilada

Frasco de agua destilada para uso del laboratorio químico

ACEITE VEGETAL Un aceite vegetal es un triglicérido extraído de una planta. Son orgánicos, por lo que es un producto totalmente natural que se obtiene de una gran variedad de diferentes plantas, obteniéndolo de sus semillas, frutos u otras partes de las plantas por diferentes métodos de prensado, obteniendo sus fuentes de energía para nuestro consumo, cuidado y beneficio. Los aceites vegetales son sustancias extraídas de los frutos oleaginosos de algunas plantas. Son ricos en vitaminas, minerales y ácidos grasos poliinsaturados que suponen un extraordinario aporte de nutrientes en la piel. Los aceites vegetales también se pueden clasificar en: Aceites sólidos, que son aquellos aceites vegetales que su textura es consistente como las cremas a una temperatura ambiente. Aceites vegetales líquidos, son aquellos aceites que su textura natural es líquida y que a su vez se dividen por la cantidad de ácidos grasos que contienen. Clasificación de los aceites por la cantidad de ácidos grasos: Oleicos: como el aceite de oliva, de almendras, avellanas, cacahuetes, etc. Inóleicos: como el aceite de uva, de girasol, nueces, trigo, algodón, etc. Linolénicos: como el aceite de lino y colza.

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE UN ACEITE

La mayor proporción de un aceite la constituyen los triglicéridos (también llamados triacilgliceroles), que son el resultado de la combinación de los tres grupos alcohólicos del glicerol (glicerina) con tres ácidos grasos igual o distinto. También pueden estar presentes monoglicéridos y diglicéridos, en los que cada molécula de glicerina se combina con uno o con dos moléculas de ácidos grasos respectivamente y también ácidos grasos libres (a los que se debe la acidez). En ese medio están disueltas otras sustancias como vitaminas, esteroles (colesterol en las grasas animales y fitoesteroles en las vegetales), pigmentos (la clorofila da tonos verdes, los carotenoides amarillos a rojos) y otras sustancias liposolubles (tocoferoles…). Un aceite es una grasa líquida a la temperatura ambiente, por lo que aceites y grasas tienen composiciones básicamente iguales. Las grasas tienen mala prensa porque cada gramo aporta a la dieta en torno a 9 kilocalorías, pero suele desconocerse que el 50% del peso seco del cerebro humano está constituido por lípidos. Nombre de la sustancia química: ACEITE VEGETAL Nombre químico (IUPAC) : Mezcla de triglicéridos. Fórmula química Sinónimos

: No corresponde.

: Aceite de soya.

Familia química: Triglicéridos (ésteres). No. CAS: Dato no disponible. No. NU: No tiene, según NCh 382 Of 2004 IDENTIFICACIÓN DE LOS RIESGOS Clasificación de riesgos del producto químico: Salud: 0 a)

Inflamabilidad: 1

Reactividad: 0

Riesgos para la salud de las personas: Ninguno. No es peligroso para la salud

de las personas en contacto con él. Efectos de una sobreexposición aguda (por una vez): Ninguno. Inhalación: No hay peligro.

Contacto con la piel : No hay ningún peligro. Contacto con los ojos

: Puede haber molestias de carácter mecánico al

contacto con los ojos. Ingestión: No hay peligro. Efectos de una sobreexposición crónica (largo plazo): No hay. Condiciones médicas que se verán agravadas con la exposición al producto: No se conoce ninguna. b)

Riesgos para el medio ambiente: Sólo los que se derivan de que el aceite

cubra el agua, por ejemplo, e impida su aireación. No hay ningún efecto tóxico. c)

Riesgos especiales de la sustancia: Ninguno.

PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS Estado físico: Líquido aceitoso. Apariencia y olor: Amarillo pálido, con olor característico suave. Concentración: > 99% pH: No corresponde. Temperaturas específicas y/o intervalos de temperatura: Dato no disponible Punto de inflamación: 282°C. Límites de inflamabilidad: Dato no disponible Temperatura de autoignición: 445°C. Presión de vapor a 20ºC: 0,04 psi. Densidad de vapor: No corresponde. Densidad a 20ºC: 0,92. Solubilidad en agua y otros solventes: Insoluble ESTABILIDAD Y REACTIVIDAD Estabilidad: Estable. Incompatibilidad (materiales que se deben evitar): Evite contacto con ácidos o bases fuertes. Existe posibilidad de saponificación del aceite. Productos peligrosos de la combustión: Sólo los normales en la combustión de productos químicos orgánicos estables. Polimerización peligrosa: No se producirá.

DESARROLLO EXPERIMENTAL. 1. Tomamos las esferas y medimos su diámetro. 2. Medimos el diámetro del tubo. 3. Llenamos un tubo con agua destilada y la colocamos sobre la balanza. 4. Llenamos otro tubo con aceite vegetal y lo colocamos en la balanza. 5. Tomamos cada una de las esferas y las soltamos Primero en el tubo con agua ( no se logro cronometrar el tiempo porque las esferas cayeron muy rápido). 6. Hicimos lo mismo que el anterior paso pero en el tubo con aceite vegetal y cronometramos. 7. Calculamos el peso del PICNOMETRO. 8. Calculamos el peso del PICNOMETRO más el agua el aceite.

DATOS OBTENIDOS

Calculamos la densidad de las esferas

Velocidad de las esferas

Radio de las esferas

CUESTIONARIO

1. Deduzca la ecuación (3) a partir de la ley de Hange-Poiseuille. 2. Obtenga la ecuación de Stockes (4) para el flujo fluido alrededor de una esfera. R/: Flujo alrededor de una esfera Para el caso de una esfera en un campo de velocidades, es ventajoso usar el sistema de coordenadas cilíndrico (r, φ, z). El eje z pasa por el centro de la esfera y está alineado con la dirección del flujo, mientras que r es el radio medido perpendicular al eje z. El origen es el centro es de la esfera. Debido a que el flujo es asimétrico respecto al eje z, éste es independiente del azimut φ. En el sistema de coordenadas cilíndrico, el flujo incompresible puede ser descrito por la función del flujo de Stokes ψ, la cual está en función de r y z:

Con v y w como componentes del flujo de velocidad en la dirección r y z, respectivamente. La componente de la velocidad acimutal en la dirección φ es cero, en el caso simétrico. El flujo de volumen, a través de un tubo limitada por una superficie de valor constante ψ, es igual a 2π ψ y es constante. Para el caso de un flujo simétrico por los ejes, el único componente no nulo del vector vorticidad ω es el azimutal φ, el componente ωφ.

El operador de Laplace, aplicado a la vorticidad ωφ, aplicado en el sistema cilíndrico con simetría en los ejes:

De las dos ecuaciones anteriores, y con las apropiadas condiciones de contornos, para un campo de velocidad uniforme y paralela V en la dirección z y en una esfera de radio R, la solución resulta ser

La fuerza viscosa por unidad de área σ, ejercida por el flujo en la superficie de la esfera, está en la dirección z sobre toda la esfera. Más exactamente, tiene el mismo valor en cualquier punto de la esfera:

Con ez el vector unitario en la dirección z–direction. Para otras formas que no sean la esférica, σ no es constante a lo largo de la superficie del cuerpo. Integrando la fuerza viscosa por unidad de área σ sobre la esfera resulta la fuerza de fricción Fd de acuerdo con la ley de Stokes. 3. ¿Por qué y como varía la viscosidad en los líquidos al aumentar la temperatura? R/: En los líquidos: la viscosidad es sensible a la temperatura y disminuye al aumentar ésta. Eso se debe a que predomina la disminución de la causa 1) sobre el aumento de la 2). Así, por ejemplo, la viscosidad del agua a 0 ºC es 1,75 cP y a 100 ºC es de 0,28 cP. En cuanto al efecto de la presión, la viscosidad de los líquidos aumenta muy ligeramente con ella, siendo el agua una excepción, pues en ella la viscosidad primero disminuye y luego aumenta con la presión. En los gases: la viscosidad aumenta con la temperatura, aproximadamente de acuerdo con una expresión del tipo: , donde: µ es la viscosidad a la temperatura T, µ0 es la viscosidad a 273 K, y n es una constante para cada gas. Eso es debido a que la disminución de la causa 1) es pequeña, porque en los gases las fuerzas de cohesión ya son pequeñas, y en cambio es importante el aumento de la causa 2). Las moléculas gaseosas al calentarse se desplazan más rápidamente, pero hay más choques y más efectos de frenado de unas capas sobre otras. La viscosidad de los gases se ha estudiado intensamente en la teoría cinética de los gases, disponiéndose de tablas exactas para su cálculo. La constante n varía entre 0,65 y 1, según los casos. En cuanto a la influencia de la presión, es poco importante, aumentando la viscosidad con ella, especialmente en las proximidades del punto crítico.

4. ¿Qué importancia tiene la viscosidad en los fluidos usados como lubricantes en las máquinas.

R/: : se llama viscosidad a la resistencia de un líquido a fluir. Por lo tanto, cuanto más viscoso sea un líquido más le va a costar fluir por una superficie o canalización, y viceversa. Y los aceites lubricantes son la perfecta muestra de la importancia de la viscosidad. Todos sabemos que la viscosidad es la propiedad más importante de un lubricante. Es una medida de la constitución molecular desde el punto de vista del tamaño de la cadena de hidrocarburos que conforman un lubricante. La viscosidad se origina por la fricción interna de las moléculas cuando el fluido se pone en movimiento. Mientras más grande sea la fricción intermolecular (moléculas más grandes), mayor será la viscosidad. La viscosidad determina el espesor y la resistencia de la película lubricante dentro de la máquina. Sobre ella también influyen algunos factores importantes. 5. ¿Que importancia tiene en su criterio la viscosidad de un fluido en un proceso industrial? R/: La Viscosidad es un parámetro de los fluidos que tiene importancia en sus diversas aplicaciones industriales, particularmente en el desempeño de los lubricantes usados en maquinas y mecanismos. La viscosidad de las sustancias puras varia de forma importante con la temperatura y en menor grado con la presión. 6. ¿Qué tipos de viscosímetros se aplican usualmente en la industria? R/: Se pueden identificar tres tipos principales de viscosímetros, estos son los viscosímetros de cilindros coaxiales, los viscosímetros análogos y los viscosímetros rotacionales digitales. Viscosímetros de cilindros coaxiales Este tipo de viscosímetros consta de dos cilindros, uno interno y otro externo. Lo que permiten los viscosímetros de cilindros coaxiales es realizar la medida de la viscosidad absoluta de un fluido. Por lo regular se utiliza en aplicaciones donde se tiene que medir el nivel de viscosidad de productos como pinturas, productos alimenticios, suspensiones, entre otros. Viscosímetros análogos Los viscosímetros análogos se forman con un disco o un cilindro que se encuentra suspendido y gira por la acción de un motor sincrónico. La lectura de la medida del nivel de viscosidad se expresa por una serie de medidas grabadas en el disco o en el cilindro que se utilice.

Este tipo de viscosímetros suele ser utilizado en la industria alimenticia, farmacéutica y en la medición de viscosidad de pinturas y grasas. Viscosímetros rotacionales digitales Para asegurar una medición exacta del nivel de viscosidad de fluidos, los viscosímetros rotacionales digitales son la elección adecuada. Estos son controlados a través de un microprocesador, esto elimina por completo los errores humanos al momento de interpretar las medidas de viscosidad. Su nivel de exactitud y precisión en las medidas es alto, por lo regular cuentan con dispositivos de medición y control de temperatura del fluido analizado para garantizar un ambiente constante de medición. Esto representa una ventaja respecto de los otros dos tipos de viscosímetros, ya que es importante conocer la temperatura a la que se somete un fluido puesto que ésta influencia directamente al nivel de viscosidad. 7. ¿Qué significa grados de viscosidad SAE, que se ha desarrollado para la valoración en aceites de motor y lubricantes? R/: SAE es la norma seguida por los fabricantes de vehículos para determinar cómo debe comportarse un aceite en un motor. Para ello se establece cómo debe ser la viscosidad en el momento del arranque y cuando el motor está a pleno rendimiento. De esta manera se puede asegurar que se da la máxima protección a las piezas proporcionando una película de aceite que separa las superficies metálicas a cualquier temperatura de funcionamiento del motor. Existen varias SAE (15W40, 10W40, 5W40, 0W30, 0W40…), siendo el fabricante el que determina cual o cuales son las adecuadas en función del diseño del motor. Por ello se debe verificar en el libro de mantenimiento del vehículo cuales son las utilizables para el motor de nuestro vehículo. La viscosidad de un lubricante se representa con el grado SAE. Técnicamente es la resistencia al movimiento que ofrece el fluido lubricante. La viscosidad varía con la temperatura y es diferente según el tipo de aceite. Una adecuada viscosidad permite mantener una película de aceite suficiente para separar las superficies y evitar el rozamiento. Los aceite monogrado son utilizados cuando la temperatura de funcionamiento varía poco o en aplicaciones específicas. 8. Explique los grados de viscosidad ISO que se utilizan en aplicaciones industriales. R/: La temperatura de referencia para la clasificación debería ser razonablemente cercana al promedio de la experiencia de uso industrial. También debería relacionarse estrechamente a otras temperaturas seleccionadas empleadas para

definir propiedades tales como el Índice de Viscosidad (IV), el cual puede ayudar a definir un lubricante. Un estudio de las temperaturas posibles indicó que 40°C (104°F) era apropiada para las clasificaciones de lubricantes industriales, así como para la definición de las propiedades de los lubricantes. La clasificación de viscosidad ISO consecuentemente está basada en la viscosidad cinemática a 40°C (104°F). 9. ¿Se puede medir la viscosidad de un fluido no newtoniano empleando esta técnica? ¿Por qué? R/: Un fluido no newtoniano es aquel fluido cuya viscosidad varía con la temperatura y la tensión cortante que se le aplica. Como resultado, un fluido no-newtoniano no tiene un valor de viscosidad definido y constante, a diferencia de un fluido newtoniano. Generalmente, el término no newtoniano se utiliza para clasificar todos los fluidos en los cuales el esfuerzo de corte no es directamente proporcional a la relación de corte. Es frecuente confundir estos términos con los de viscosidad, ya que la viscosidad es una medida de la fricción interna del fluido, esto es, la resistencia a la deformación. La viscosidad es una manifestación del movimiento molecular dentro del fluido. Las moléculas de regiones con alta velocidad global chocan con las moléculas que se mueven con una velocidad global menor, y viceversa. Estos choques permiten transportar cantidad de movimiento de una región de fluido a otra. Ya que los movimientos moleculares aleatorios se ven afectados por la temperatura del medio, la viscosidad resulta ser una función de la temperatura. 10. ¿Puede idear una técnica de medición de la viscosidad utilizando la ecuación de Hange-Poiseuille? R/: Una técnica sería medirla viscosidad de la sangre, la ecuación de Poiseuille está formulada para flujos laminares de fluidos homogéneos con viscosidad constante, sin embargo, en los vasos sanguíneos estas condiciones no siempre se cumplen; si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presión es elevado, se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patrón del flujo. Al producirse turbulencias se necesitarán gradientes de presión mayores para mantener el mismo flujo.

BIBLIOGRAFIA (s.f.).

Obtenido de http://www3.gobiernodecanarias.org/medusa/lentiscal/1CDQuimicaTIC/FlashQ/Cinetica%20Q/CineticaQuimica/teoriacineticaquimica.htm

(s.f.).

Obtenido de http://cintia.unicordoba.edu.co:8095/lms/pregrado/pluginfile.php/129805/mo d_resource/content/1/cinetica.pdf

https://www.vidanaturalia.com. (s.f.). Obtenido https://www.vidanaturalia.com/que-son-los-aceites-vegetales/

de

J., Cedrón; V., Landa; J., Robles;. (2011). http://corinto.pucp.edu.pe. Obtenido de Química General: http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/22velocidad-de-reaccion.html JIMENEZ, J. (2005). DEPARTAMENTO DE QUÍMICA FÍSICA APLICADA. https://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/juansqui/complequifi1.html Oxiquin S.A. (Febrero de 2009). http://www.asiquim.com. Obtenido http://www.asiquim.com/nwebq/download/HDS/Aceite_vegetal.pdf

de