Metodología Experimental para hallar K cinetica

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Metodología Experimental: 
Tablas de datos experimentales recolectados: 
Tabla 1: Datos experimentales recolectados a la temperatura de T= (30,0+/-0.1)°C 
Ponderación Tiempo (min) Tiempo (s) Volumen (ml) 
Vo 1.2 72 24.6 
Vt 
7.36 441.6 25.1 
15.36 921.6 25.9 
22.4 1344 26.7 
35.4 2124 28 
47.3 2838 29 
60.26 3615.6 30 
72 4320 30.5 
Vinf 75 4500 31.2 
 
Tabla 2: Datos experimentales recolectados a la temperatura de T= (35,0+/-0.1)°C 
Ponderación Tiempo (min) Tiempo (s) Volumen (ml) 
Vo 8.41 504.6 25.25 
Vt 
17.15 1029 27.5 
22.03 1321.8 28.7 
37.46 2247.6 30 
48.39 2903.4 30.9 
63.43 3805.8 31.4 
78.13 4687.8 34 
Vinf 86.44 5186.4 32.9 
 
Tabla 3: Datos experimentales recolectados a la temperatura de T= (40,0+/-0.1)°C 
Ponderación Tiempo (min) Tiempo (s) Volumen (ml) 
Vo 0.3 18 25.1 
Vt 
14.55 873 27.7 
23.37 1402.2 29.1 
32.32 1939.2 30.1 
40.31 2418.6 31.2 
49.33 2959.8 32.4 
58.39 3503.4 33.3 
Vinf 65.42 3925.2 33.4 
 
Tabla 4: Datos experimentales recolectados a la temperatura de T= (45,0+/-0.1)°C 
Ponderación Tiempo (min) Tiempo (s) Volumen (ml) 
Vo 0.3 18 25.1 
Vt 
14.55 873 27.7 
23.37 1402.2 29.1 
32.32 1939.2 30.1 
40.31 2418.6 31.2 
49.33 2959.8 32.4 
58.39 3503.4 33.3 
Vinf 65.42 3925.2 33.4 
 
Resultados encontrados de los análisis: 
 
Fig. 1: Gráfica de la relación de Ln (Vinf-Vt / Vinf-Vo) vs tiempo a T= (30,0+/-)°C 
 
Fig. 2: Gráfica de la relación de Ln (Vinf-Vt / Vinf-Vo) vs tiempo a T= (35,0+/-0.1)°C 
 
Fig. 3: Gráfica de la relación de Ln (Vinf-Vt / Vinf-Vo) vs tiempo a T= (40,0+/-0.1)°C 
 
Fig. 4: Gráfica de la relación de Ln (Vinf-Vt / Vinf-Vo) vs tiempo a T= (45,0+/-0.1)°C 
 
Tabla 5: Valores de k’ obtenidos para cada temperatura. 
T °C T °K 1/T k' Ln (k') 
30 303.159 0.0032986 0.0006 -7.4185809 
35 308.159 0.00324508 0.0005 -7.60090246 
40 313.159 0.00319327 0.0014 -6.57128304 
45 318.159 0.00314308 0.0013 -6.64539101 
 
 
Fig. 5: Gráfica de la relación de Ln (k’) vs 1/T (°K^-1). 
Tabla 6: Valores obtenidos de la gráfica de la relación de Ln(k´) vs 1/T (°K^-1). 
Coeficiente de Ln A 13.718 
Valores de A 907092.764 
Pendiente obtenida de Ea/R 6452.4 
Constante R de los gases (J/mol°K) 8.31446262 
Energías de activación Ea (Joules) 53648.2386 
 
Tabla 7: Parámetros termodinámicos obtenidos a 40°C 
S (Joules) 13.5661849 
H (Joules) 51044.4898 
G (Joules) 46796.1169 
 
Modelo de ejemplo de cálculos utilizados: 
Calculo 1: Como estimar el parámetro k’ para una determinada temperatura. 
Empleando la siguiente ecuación: 
 (1) 
De esta grafica se representa los parámetros de Ln (Vinf-Vt/Vinf-Vo) vs el tiempo representado en 
segundos, tomando el ajuste lineal en el mismo, donde la pendiente de esta gráfica es 
directamente el valor de k’. 
Calculo 2: Como estimar el parámetro de la Energía de activación Ea y el coeficiente A. 
Empleando la siguiente ecuación de Arrhenius y la forma de dicha ecuación linealizada: 
 (2) 
Por lo que se representan los valores en tablas donde se grafican los valores del Ln k’ a partir de 
los k’ obtenidos vs 1/T para las temperaturas donde fueron medidas. De esta gráfica realizada por 
un ajuste lineal la pendiente es la expresión de Ea/R, y el punto de corte represente el coeficiente 
bajo la forma Ln A. 
 
Calculo 3: Como estimar los parámetros termodinámicos dS, dH y dG para una temperatura 
específica: 
Como ya a partir del cálculo 2 se conoce la Ea y el coeficiente de A, se procede a sustituir variables 
sobre la siguiente ecuación: 
(3) 
Donde No es el número de Avogadro, A es el coeficiente de ajuste cinético, h es la constante de 
Planck, e la base de Euler, R es la constante universal de los gases y T es la temperatura del 
sistema en base Kelvin. 
Una vez conocido el valor de dS, Ea y ya conocido T del sistema a evaluar se procede a sustituir 
sobre las identidades de las leyes de termodinámica para calcular dH y finalmente dG. 
 
Conclusiones: 
 La entropía (S) es una medida de la cantidad de desorden o aleatoriedad que hay 
en un sistema. En este caso, el valor de S indica la cantidad de energía térmica que 
se dispersa o se vuelve menos disponible para realizar trabajo durante la reacción. 
Un valor positivo de entropía indica que la reacción aumenta la desorden del 
sistema. 
 La entalpía (H) es la cantidad de energía total que se libera o se absorbe durante 
una reacción química a presión constante. Un valor positivo de entalpía indica que 
la reacción absorbe energía, mientras que un valor negativo indica que la reacción 
libera energía. 
 La energía libre de Gibbs (G) es una medida de la cantidad de energía disponible 
para realizar trabajo útil en un sistema químico. Un valor negativo de energía libre 
de Gibbs indica que la reacción es espontánea y libera energía disponible para 
hacer trabajo útil, mientras que un valor positivo indica que la reacción no es 
espontánea y requiere energía para llevarse a cabo. 
 
Introducción: 
Resulta de interés presentar un estudio detallado sobre la termodinámica de un sistema 
en particular. Para este experimento, la metodología utilizada para el análisis 
termodinámico se basa en la ecuación de Eyring y la ecuación linealizada de Arrhenius, las 
cuales permiten estimar la entalpía, la entropía y la energía libre de Gibbs del sistema. 
Para ello, se realizaron una serie de experimentos en los que se midió la relación de los 
volúmenes con el tiempo, para diferentes temperaturas. A partir de estos datos se 
construyeron gráficas para obtener la constante de velocidad aparente k' para cada 
temperatura. Con los valores de k' se determinaron los parámetros de activación, como la 
energía de activación (Ea) y el coeficiente de pre-exponencial (A). Finalmente, se utilizaron 
estos parámetros para calcular la entalpía, entropía y energía libre de Gibbs del sistema. 
La importancia de este estudio radica en la posibilidad de predecir el comportamiento 
termodinámico de sistemas complejos y su aplicación en la industria química y en la 
investigación en ciencias de materiales. El conocimiento de las propiedades 
termodinámicas es esencial para diseñar procesos químicos, evaluar la eficiencia de los 
procesos de separación, determinar la estabilidad de los materiales y optimizar las 
condiciones de reacción. 
En cuanto a la base teórica, este estudio se basa en los principios fundamentales de la 
termodinámica y la cinética química. La termodinámica se ocupa de la relación entre el 
calor y el trabajo, y establece las leyes fundamentales que rigen los procesos de 
transferencia de energía en los sistemas. La cinética química, por otro lado, se ocupa del 
estudio de la velocidad de las reacciones químicas y de los factores que la afectan, como la 
concentración, la temperatura y la presencia de catalizadores. En conjunto, la 
termodinámica y la cinética química proporcionan un marco teórico sólido para entender 
el comportamiento de los sistemas químicos y para diseñar procesos químicos más 
eficientes y sostenibles.