Estudio de La Cinética de Oxidacion Del Ion Ioduro Con Peroxido de Hidrogeno

 

ESTUDIO DE LA CINÉTICA DE OXIDACION DEL ION IODURO CON PEROXIDO DE HIDROGENO

1.- INTRODUC I NTRODUCCION CION

La práctica se realiza para determinar la constante cinética y el orden de la reacción de forma experimental. experimen tal. Se ha utili utilizado zado un método químico para llevar a cabo el estud estudio io en medio ácido, utilizado el almidón como indicador. La oxidación del ! por el a"ua oxi"enada, viene dada por la reacción# $%&% ' %  ( ' % $'

% ' % $%& )*+

La ecuación de la velocidad de reacción se puede escribir como#

  )%+ l estudio experimental se realiza respecto del a"ua oxi"enad oxi"enada, a, para lo cual hay que conse"uir  que las concentraciones de ! y $' permanezcan constantes# 

La reacción se lleva a cabo en medio ácido, y por tanto, la concentración de $' se puede considerar constante porque la cantidad que desaparece es despreciable.



-ara mantener constante la concentración de !, aadimos a la mezcla reaccionante un volumen pequeo de tiosulfato sódico. ntonces a la reacción que viene dada por )*+, se le superpone la si"uiente# % S%&/0 '  % 

S1&20 ' % !

)/+

sta st a rea reacci cción ón es ráp rápid ida a e irreve irreversi rsible ble,, y por por tan tanto, to, no noss per permit mite e con consid sidera erarr con consta stante nte la concentración concentració n de ! mientras haya tiosulfato presente en la disolución. 2.- ANTECEDENTES

l peróxido de hidró"eno es un poderoso a"ente oxidante que posee un elevado potencial estándar positivo# $%&% ' %$' ' %e! 3 %$%& 4ambién act5a como a"ente reductor frente a sustancias de poder oxidante superior mediante la ecuación $%&% 3 % $' ' & % ' %e! n esta práctica investi"aremos investi"aremos la cinética de la reacción de oxida oxidación ción del ión yoduro por el peróxido de hidró"eno# $%&% ' %! ' $' ◊ % ' %$%& La velocidad de una reacción es función de la concentración de los reactivos, la temperatura y la presencia de un catalizador.

 

6elocidad 6e locidad 0 )r+ 0 78$%&%9: 8!9; 8$'9< =omo se muestra en la expresión la velocidad de reacción se expresa como velocidad de cambio de concentración de los reactivos. n nuestro caso, la velocidad de reacción puede expresarse en función del cambio de concentración de peróxido de hidró"eno# 6elocidad 6e locidad 0 0)) ! r $%&%+ d8$%&%9 >dt 0 78$% 78$%&%9: &%9: 8!9; ?onde K 0 constante de velocidad, )la unidad es @>s+ :0 orden de reacción con respecto a la concentración de peróxido de hidró"eno β0 orden de reacción con respecto a la concentración del ión yoduro.

La reacción de oxidación es la si"uiente#

2 KI  +  H 2O   2

→   I 2 +

2 H 2O

La cinética será# −

∂C  ∂t 

= k [ HI ][ H 2O2 ]

=omo el A se encuentra en exceso tenemos# −

∂C  ∂t 

= k [ H 2O2 ]

Se supone un primer orden a verificar verificar,, inte"rando tenemos# ln[ H 2O2 ] 

=

ln  [ H 2O2 ] 0  − kt 

Propiedades del iodo

 B temperatura ambiente el iodo es un sólido de color casi ne"ro y sus cristales en forma de láminas rómbicas tienen brillo metálico. Se ha determinado, por difracción de rayos C, que el sólido está constituido por moléculas diatómicas discretas % que se mantienen unidas por  fuerzas de London )dipolo instantáneo!dipolo inducido+. Si el sólido se calienta en un recipiente abierto a la atmósfera el iodo sublima sin fundir, lo que permite separarlo fácilmente de otras sustancias no volátiles. La presión de vapor del sólido es elevada a5n a temperatura ambiente )/ mm$" a DDE=+ y por esta razón el iodo se volatiliza lentamente si se deFa expuesto al aire, observándose vapores de color violeta y un olor  característico. La solubilidad del iodo en a"ua pura es muy baFa )G,// ">l a %DE=+. n cambio es mucho más soluble en presencia de ioduros, debido a la formación del anión trioduro, dando soluciones de color marrón intenso# %)s+ ' H)ac+ I /H)ac+

 

3.- OBJETIOS

/.* &bFetivo Jeneral# 

?eterminar la cinética de reacción del ion yoduro con peróxido de hidró"eno en medio ácido usando un método químico.

/.% &bFetivos specíficos#  

studiar la cinética de reacción de oxido!reducción del yoduro. ?eterminar los parámetros de dicha cinética, a partir de un conFunto de datos de velocidad de reacción en función del tiempo obtenido en laboratorio laboratorio..



?eterminar el orden de reacción con respecto al peróxido de hidró"eno Kβ.



?eterminar el orden de la reacción con respecto al catalizador ácido K!.



?eterminar el orden de reacción con respecto al yoduro K  .



?eterminar la constante de velocidad de reacción K" de óxido!reducción del yoduro catalizada por ácidos.



?eterm ?et ermin inar ar la ene ener"í r"ía a lib libre re de act activ ivaci ación ón KEA#$, vari varian ando do la te temp mper erat atur ura a de la reacción.

%.- DESARRO&&O E'PERI(ENTA& %.1 @ateriales, quipos y Meactivos (ATERIA&ES

E)UIPOS

* bure bureta ta " "rad radua uada da d de e %D ml Nal Nalanz anza aB Bnal nalíti ítica ca * Soporte Pniversal con sus pi pin nza zass 4erm rmó óme metr tro o * pipeta volumétrica de * ml $ornilla * pipeta volumétrica de *G ml * balón de base plana * vaso de precipitado de DGml * matraz aforado de *G ml % matraces aforados de %Dml % matraces cónicos de %DGml -ipetas "raduadas de D y * ml spátula xperimental tal %.2.- ?esarrollo xperimen Se deberá preparar las si"uientes solucion soluciones# es# G.D@ A )%D ml.+ *.D @ $%S&1 )%G ml.+

REACTIOS

Sol Soluci ución ón d de e pe perox roxido ido de h hidr idro" o"eno eno G.2 O Bc Bciido su sullf5 f5ri rico co en la pro rop por orcción de %# %#* * de a"ua Solución e esstándar d de e tiosulfato de sodio G G,,G* Q Solución de ioduro de potasio G,D" disueltos en *%D ml de a"ua Solución de almidón G,% O )p>v+

 

G.GD@ Qa%S%&/)%D ml+ perman"anato de potasio G,G* @ )%D ml+ G.G%D @ $%&% )DG ml+. *. La solución A se prepara disolviendo %.GRD " en un volumen de %D ml. %. l ácido sulf5rico se obtiene por dilución del ácido comercial. /. La solución de tiosulfato se obtiene por disolución de G,/* " en un volumen de %D ml. 1. La solución de perman"anato se obtiene disolviendo G,G/D " en %D ml. D. Pna solución Standard de perman"anato de potasio G.G%@ deberá ser preparada a la vez. 2. La solución G.G%D@ de peróxido de hidro"eno es preparada diluyendo *.D mL de la solución al /O en %D mL de a"ua destilada, esta solución es estandarizada colocando *%.D mL en un matraz de %DG mL, aadiendo unos cuantos ml de la solución. R. *.D @ de ácido sulf5rico y valorando con la solución de perman"anato hasta que un color  rosado es observado permanentemen permanentemente. te. T. Se dividieron los vol5menes dados a continuación en tres partes para las tres temperaturas de trabaFo, DG ml de a"ua destilada se colocan en el matraz de DGG ml Funto con T ml de G.D@ A, / ml de *.D@ $%S&1, G.2 ml de G.GD@ Qa%S%&/ y *.D mL de la solución de almidón. . B"itando el matraz se sumer"e en el bao termostatizado hasta alcanzar la temperatura deseada. *G. Lue"o, 2 mL de la solución estandarizada de peróxido es aadida y se empieza a controlar  el tiempo en el momento de dicha adición. ** **.. l tiempo en que la solució solución n se torna de color azul es anotado y una alícuota alícuota de % mL de tiosulfato se aade inmediatamente. *% *%.. l tiem tiempo po es an anot otad ado o nu nuev evam amen ente te cuan cuando do la solu soluci ción ón se to torn rna a az azul ul otra otra vez, vez, y el procedimiento procedimie nto se repite hasta que unas *G lecturas hayan sido realizad realizadas. as. La ecuación para determinar el orden de reacción

es#

La ecuación para determinar el orden de reacción

es#

La ecuación para determinar el orden de reacción γ  es#

 

Prop*es$a de Tra+a,o  @étodo 6olumétrico

$%&% ' %    B ' N

!

 %

' $%&

 -roductos

0 A )B+:)N+;)$'+U

-arámetros a determi determinar nar :, ;, U, A, a Para de$eri/ar 0

!

0 AV B:N;$'U AV 0 7 =N;=$'U

=onsideraciones# *.! =N WW =B %.! =$' WW =B /.! cuación -seudo

!

0 AV B:

MB=46&S# De$eri/a#i/ de 0

Meactivo

=oncentración)@+ 6olumen)ml+

$%S&1

*

2G

A

G.2

%G

$%&%  Blmidón

%G

*.1ml H * O

De$eri/a#i/ de β

Meactivo

=oncentración)@+ 6olumen)ml+

$%S&1

*

2G

①G./

%G

②G.

%G %G

A

 

$%&%  Blmidón

G.Rml ! *O

 

*.1ml H *O

De$eri/a#i/ de !

Meactivo

=oncentración)@+ 6olumen)ml+

 

$%S&1 A $%&%

G.D

2G

*.D G.2

2G %G %G

 Blmidón *.1ml De$eri/a#i/ de Ea#

Meactivo

=oncentración)@+ 6olumen)ml+

$%S&1 A $%&%

* G.2

2 %G %G

Nao =rio"énico -reparación del ndicador  *.! ?iluir * "r de almidón en *GGml de $%&, lo llevamos a calentar  %.! Se debe aadir a la mezcla cuando este caliente De$eri/ar 0

!

0 AV B: X 0 AV B:

Ln X 0 Ln A ' : ln B n un matraz de %DGml, se introduce 2G ml de $%S&1 )*@+  Badir %Gml de A)G.2@+ y aadir *.1ml d de e almidón al )* )*O+ O+  B"re"ar *ml de S%&/0, a continuació continuación n se aade %Gml de $%&% )el cronometro se pone en marcha cuando se ha aadido la mitad de $%&%+ Sacar Sa car al alícu ícuota otass de *Gm *Gmll de la mez mezcla cla rea reacci ccion onant ante, e, par para a su res respec pectiv tiva a titul titulaci ación ón con el tiosulfato Me"istrar los vol5menes vol5menes exactos de S%&/0 usados en la titula titulación ción con su respectivo tie tiempo, mpo, cuando ese vire al color azul =on el volumen volumen de S%&/0 util utilizad izado o se calcula el nume numero ro de moles de !, como se sabe la relación de moles es mol a mol y la relación de de ! es de * a % con $%&% Se obtiene el numero de moles de $%&% que dividimos por su volumen)%GY*G!/L+ y se obtiene su concentració concentración n Mealizar la tabla# t)s+

Mealizar la "rafica

6

=

Ln Ln8= 8=o o

S%&/0

$%&%

$%&%9

Ln8=o $%&% > = $%&%9 vs t

X la pendiente pendiente de debe be ser la cconstante onstante AV

$% $%&% &%

>

=

 

AV 0 A =N;=$'U Si el coeficiente de correlación de la recta es próximo a * la reacción es de primer orden ?eterminar ;#   !

0 A B:N;=U

   

X* 0 A* B*:N*;=U X% A% B%:N%;=U

 

X* 0 A* B*:N*;=U

 

X%

 

X* 0 ) N* +; X%

 

A% B%:N%;=U N%

ln X* 0 ;ln )N* + X%

N%

n un matraz de %DGml, se introduce 2G ml de $%S&1 )*@+  Badir %Gml de A)G./@ y G G.@+ .@+ y aadir G.Rml G.Rml!*.1ml !*.1ml respectiva respectivamente mente de almid almidón ón al )*O+  B"re"ar *ml de S%&/0, a continuació continuación n se aade %Gml de $%&% )el cronometro se pone en marcha cuando se ha aadido la mitad de $%&%+ Sacar Sa car al alícu ícuota otass de *Gm *Gmll de la mez mezcla cla rea reacci ccion onant ante, e, par para a su res respec pectiv tiva a titul titulaci ación ón con el tiosulfato Me"istrar los vol5menes vol5menes exactos de S%&/0 usados en la titula titulación ción con su respectivo tie tiempo, mpo, cuando ese vire al color azul =on el volumen volumen de S%&/0 util utilizad izado o se calcula el nume numero ro de moles de !, como se sabe la relación de moles es mol a mol y la relación de de ! es de * a % con $%&% Se obtiene el numero de moles de $%&% que dividimos por su volumen)%GY*G!/L+ y se obtiene su concentració concentración n Mealizar la tabla# t)s+

Mealizar la "rafica

6

=

Ln Ln8= 8=o o

S%&/0

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$%&%9

$% $%&% &%

>

=

Ln8=o $%&% > = $%&%9 vs t

X la pendiente pendiente de debe be ser la cconstante onstante AV Si el coeficiente de correlación de la recta es próximo a * la reacción es de primer orden ?eterminar U# n un matraz de %DGml, se introduce 2G ml de $%S&1 )G.D@ y *.D@+

 

 Badir %Gml de A)G.2@+ y aadir *.1ml re respectivamente spectivamente d de e almidón al )* )*O+ O+  B"re"ar *ml de S%&/0, a continuació continuación n se aade %Gml de $%&% )el cronometro se pone en marcha cuando se ha aadido la mitad de $%&%+ Sacar Sa car al alícu ícuota otass de *Gm *Gmll de la mez mezcla cla rea reacci ccion onant ante, e, par para a su res respec pectiv tiva a titul titulaci ación ón con el tiosulfato Me"istrar los vol5menes vol5menes exactos de S%&/0 usados en la titula titulación ción con su respectivo tie tiempo, mpo, cuando ese vire al color azul =on el volumen volumen de S%&/0 util utilizad izado o se calcula el nume numero ro de moles de !, como se sabe la relación de moles es mol a mol y la relación de de ! es de * a % con $%&% Se obtiene el numero de moles de $%&% que dividimos por su volumen)%GY*G!/L+ y se obtiene su concentració concentración n Mealizar la tabla# t)s+

Mealizar la "rafica

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X la pendiente pendiente de debe be ser la cconstante onstante AV Si el coeficiente de correlación de la recta es próximo a * la reacción es de primer orden