Estudio espectrofotométrico de la cinética de una reacción

Instituto Politécnico Politécnico Nacional Escuela Nacional de Ciencias Biológicas

Práctica 11 Estudio espectrofotométrico de la cinética de una reacción Laboratorio de Química Bioorgánica Carrera: Químico Bacteriólogo Parasitólogo Grupo: 2QM1 Sección: B

Objetivos •

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Aplicar la para espectrofotometría determinar la cinética de una reacción química y el efecto que tiene la conc concen entr trac ació ión n sob sobre est sta. a. Estudiar la reacción que ocurre entre el verde brillante y el ión Hidróxido.

Antecedentes La cinética química, estudia la velocidad de reacción bajo condiciones variables (tem (tempe pera ratu tura ra ,con ,conce cent ntra raci ción ón,, pres presió ión n etc. etc.)) Para la practica practica.. ..

Se observará el cambio de la concentración de reactivos o de productos a diferentes tiempos.

Espectrofotometría •

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Es una de las técnicas experimentales más utilizadas para la detección específica de moléculas. Se caracteriza por su precisión, sensibilidad y su aplicabilidad a moléculas de distinta naturaleza y estado de agregación.

Antecedentes •

Espectro electromagnético

Distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas.

Espectro electromagnético •

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Longitud de onda. Distancia entre dos

crestas (o valles) Se representa como l y sus unidades son cm, nm, Å

Espectro •

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Se llama espectro a la descomposición de la luz en sus componentes. Al estudiarlo podemos deducir la longitud más adecuada para las determinaciones fotocolorimétricas.

Antecedentes •

Espectrofotómetro

Son equipos que permiten medir la absorbancia .

Espectroscopia de absorción. Es la medición de

la cantidad de luz que absorbe un compuesto como función de la longitud de onda de dicha luz.

Aplicaciones 1. Identificar compuestos por su espectro de absorción. 2. Conocer la concentración de un compuesto en una disolución. 3. Determinar la glucosa en sangre en un laboratorio de análisis químico. 4. Seguir el curso de reacciones químicas y enzimáticas.

Espectro  – UV visible Es la medida de la longitud de onda e intensidad de la luz ultravioleta cercana. Generalmente se aplica a las moléculas, iones o complejos inorgánicos en la solución

Espectro –UV visible •

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Es esencialmente un gráfico de la absorbancia contra la longitud de onda en una gama de las regiones ultravioletas y visibles La concentración en la solución puede ser determinada midiendo la Absorbancia en cierta longitud de onda y aplicando la ecuación de Beer Lambert.

Absorbancia •

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Es la cantidad de luz que es absorbida por la muestra. La intensidad de absorción cambia con la concentración de colorante Es adimensional, y una vez obtenida se puede calcular la concentración de la especie de interés.

Concentración •

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Generalmente se obtiene por interpolación de la absorbancia en gráficas de Absorbancia vs. Concentración o curvas de calibración. Nos permiten tener una relación lineal.

Curva de valoración •

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Este gráfico presenta ondulaciones con máximos y mínimos. Para verificar el cumplimiento de la ley de Beer, se debe realizar la curva de calibración; absorbancia (A) en función de concentración (c)

Curva de valoración •

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Si es válida la ley de Beer, para esa sustancia a esas concentraciones, la relación debe ser  una recta, que pase por   el origen de los ejes cartesianos A menudo se observan debidas a diversos factores.

desviaciones

Ley de Beer- Lambert- Bouger •

Descubierta por Pierre Bouguer, Johann Heinrich Lambert y August Beer. En forma independiente.

Ley de Beer  –  Lambert - Bouger Establece: La absorbancia de una muestra a determinada

longitud de onda depende de la cantidad de especie absorbente con la que se encuentra la luz al pasar por la muestra.

Disminución de la cantidad de luz 3 Factores responsables de disminuir la

cantidad de luz. 1. Concentración de la muestra. 2. La distancia que tiene que viaja a través de la muestra (trayecto óptico). 3. Probabilidad de que el fotón de cierta longitud de onda sea absorbido por el material (coeficiente de absorción o de extinción molar del material).

Transmitancia

Cantidad de luz entrante y la cantidad saliente una vez llevada a cabo la absorción.

Ley de Bouger Lambert-Beer •

La absorbancia de la muestra a una l se rige por la ley de Lambert-Beer    I r    A  log     cl   Im 

•

Donde: e es la absortividad molar o coeficiente de extinción molar y es la medida de la intensidad de la absorción de la luz a una longitud de onda ▫

Ir: Energia Radiante Incidete Im: Energia energia que sale de la muestra

Absorbancia

: coeficiente de absorción l: longitud atravesada en el medio c: concentración de la muestra α

TEORIA DE LAS COLISIONES •

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Para que se produzca una reacción química tienen que haber choques entre las moléculas reaccionantes. Según la teoría cinética, el numero de choques es proporcional a la concentración de cada uno de los reactivos

Reacción general

CH3

CH3 +

N

N

CH3 HO

-

OH

+

Na

N

N H3C

H3C H3C

H3C

CH3

Mecanismo de reacción -

HO

CH3

CH3 +

N

N

OH

CH3

N

N H3C

H3C H3C

H3C

CH3

Reactivos Verde Acido Brillante/ Verde Lisamina Prohibido en los países nórdicos, Canadá, Estados Unidos y Japón. Su eventual toxicidad no es suficientemente conocida, aunque en cultivos con bacterias alteró el material genético. •

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NaOH

Parte Experimental

+ 10 ml de verde brillante + 50 ml de agua

10 ml de NaOH + 50 ml de agua

Mezcla 1 + 2

*Mediciones a 625 nm *Intervalos de 3-4 min *Obtener 8 lecturas

Repetir estudio cinético: 10mL de colorante + 50mL de agua 8mL de NaOH + 50mL de agua • •

Velocidad de Reacción

Cálculos

La condición por inundación significa que la concentración de unos de los reactivos es notablemente predominante; es decir que la concentración del NaOH es mayor que del colorante por lo que esta se toma como constante.

Sabiendo que la concentración del NaOH será constante por lo tanto:

Donde:

Incógnitas: N=?

m:?

K=?

Orden de reacción = N + m

Integrando la ecuación pasada y suponiendo que N=1

Donde: [colorante]0 = Concentración del colorante inicial [colorante]t = Concentración del colorante después de n minutos

Sustituyendo las ecuaciones anteriores ..

y = b - mx Ecuación de la recta : y=mx+b

Para obtener el valor de Ki ..

y = m x + b

Para obtener el valor de m ..

.... Se despeja m