Práctica N°4 EVALUACION DE LA CINETICA DE UNA REACCION QUIMICA POR OXIDACION DE UNA SOLUCION NEUTRA DE YODURO POR PERSULFATO. ESTUDIO CUANTITATIVO DEL ORDEN DE REACCION POR EL METODO DE LAS VELOCIDADES INICIALES Egurrola Wladimir C.I. 19.927.349; Gregzabeth Barrios Ci. 19.824696 Rossibell Ramírez CI.20131417; Jaibel Bracho Ci.18632160; Área de Tecnología, Programa de Ingeniería Química. Prof. Alexandra Asignatura: Lab. Fisicoquímica, sección #51B, fecha de realización de la práctica: 08/02/12;
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Resumen: En esta práctica se estudiará la cinética química a partir del método o de las velocidades iniciales, el cual experimentalmente se lleva a cabo tomando medidas de la concentración en un intervalo de tiempo. Estas medidas de las velocidades iniciales permitirán calcular el orden de reacción respecto a cada uno de los reactivos, una vez determinado el orden de la reacción respecto a una especie, se procede a determinar el orden respecto a otra; y a partir de estos ordenes poder determinar el orden general de la reacción que es lo que se desea obtener en esta práctica. Introducción La cinética de una reacción química es esa rama de la fisicoquímica que estudia la velocidad a las que se llevan a cabo las reacciones químicas y sus diferentes mecanismos, no todas las reacciones se prestan a un estudio cinético, por ejemplo las reacciones entre iones, se dan a tan alta velocidad que a la vista parecen reacciones instantáneas lo cual hace imposible poder medir ese tiempo de reacción. Para la determinación de la cinética de cualquier reacción química debemos tomar en cuenta que variables modifican dicha cinética, teóricamente se sabe que la velocidad de una reacción química se modifica con la temperatura, con las concentraciones de los reactivos y de productos, y la naturaleza de las sustancias. Los mecanismos de reacción describe las etapas de cómo los reactivos se convierten en productos. Existen
diversos métodos para estudiar la cinética de una reacción química. Entre los cuales se pueden citar: el método de integración de las velocidades de reacción, el método de velocidades iníciales, el método de tiempo de vida media, entre otros. En todos estos, se persigue un mismo fin, que es conocer los valores de los parámetros cinéticos específicos de la reacción. Para lo que en esta ocasión comprende utilizaremos el método de las velocidades iníciales para determinar el orden de la reacción estudiada, que consta de medir el tiempo que tarda uno de los reactivos en desaparecer por completo, este punto lo conoceremos por medio de un indicador visual. Este método es sencillo de poner a prueba ya que solo necesitamos las concentraciones iníciales de los reactivos y medir el tiempo con precisión.
MATERIALES Y REACTIVOS
RESULTADOS TABLA
Materiales
N°2.
VELOCIDAD
DE
REACCIÓN 1 Erlenmeyers de 125ml o de
Experimento
250m.
Tiempo
Velocidad
Promedio
(C/seg)
(seg)
1 Pipeta Aforada de 5ml. 4 Vasos de Precipitados.
1
45.67
1.51*10-4
1 Jeringa de 5ml
2
33
1.04*10-4
Cronometro
3
45
1,53*10-4
Barra Magnética. 1 Cilindro Graduado de 25 mL o TABLA N°3. ORDEN DE REACCIÓN Y
50 mL.
VALOR
DE
LA
CONSTANTE
CINETICA
Reactivos
Reactivo
Orden de Reacción
Yoduro de Potasio. 0,2M y 0,1M (KI) Agua destilada (H2O) Persulfato de Potasio. 0,1M y 0,05M (K2S2O8)
KI (a)
α = 0,97 ≈ 1
K2S2O8 (b)
β = 1,69≈ 2
Orden de Reacción
(α + β) = 2,66 ≈ 3
Total
Solución de Almidón
DATOS EXPERIMENTALES TABLA N°1. TIEMPOS DE REACCIÓN VARIANDO LAS CONCENTRACIONES
TABLA
N°4.
VALORES
DE
LA
CONSTANTE K Constante de Cinética
muestras
t1
t2
t3
1
22
39
76
2
34
31
34
3
54
39
42
de la Reacción (K)
0,05seg-1
Análisis de Resultados Una vez más se logro demostrar que las variaciones de concentraciones de los
reactivos influyen directamente sobre la velocidad de las reacciones quimicas, debido a la notable diferencia de tiempo que tardó en aparecer la coloración Azul Oscuro en cada unas de las experiencias realizadas variando las concentraciones de ambos reactivos por separado. Obteniendo un tiempo de reacción más corto cuando ambos reactivos poseían su mas alta concentacion. Es de recalcar que mediante el método de las velocidades iníciales es muy sencillo calcular las variables que intervienen en la velocidad de la reacción como lo son el grado de la reacción y la constante cinética de reacción. Esto se logra mediante artilugios matemáticos y trabajando simultáneamente con las expresiones de velocidad a diferentes concentraciones. Lo que nos arrojo un α = 1 y un β =2, por lo que la reacción es de tercer orden (n=3), Lográndose calcular también la constante cinética arrojando un valor de K = 0,5 s-1, es de resaltar que el resultado para K fue el mismo para cada una de las expresiones de velocidad, lo que indica que el procedimiento que siguió con exactitud y que los resultados concuerdan con los teóricamente esperados
cuando se varían concentraciones y las mantienen constantes.
algunas otras se
El almidón resulto ser un buen indicador en la experiencia a pesar de que la solución de este no fue bien preparada, ya que nos muestra el momento justo en el cual se da por completada la reacción.
El método de las velocidades iníciales es muy eficaz y sencillo de utilizar, para encontrar el orden global de una reacción química.
Es importante conocer la velocidad de reacción para controlar un proceso químico.
Las soluciones de yodo son poco estables por varias razones siendo una de ellas la volatilidad del soluto; cuando se realiza la normalización del tiosulfato de sodio frente al yodato de sodio hay que tratar las muestras por separado para minimizar los errores originados por la oxidación de yoduro por el aire.
Apéndice
Conclusiones
Los ordenes parciales de la reacción son α= 1 y β=2, y fueron determinados mediante el cálculo de las velocidades iníciales y con ellos se calculo el orden global de la reacción que fue n= 3 Los ordenes parciales de las reacciones se determinan por medio del método de las velocidades iníciales, que consiste en la determinación de velocidades
Formulas a Utilizar: Tiempo Promedio: Volumen Total: VAgua Destilada + VAlmidón + VKI + VK2S2O8 Mol K2S2O8: VK2S2O8 * [K2S2O8]
[K2S2O8]En Solución:
Tiempo Promedio: ó
Vn:
(
)
Mol K2S2O8: (2*10-3L) * (0,1mol/L)= 2*10-4mol. [K2S2O8]En Solución:
=
-3
6,89*10 C
Experimento 1 Volumen 29ml=0,029L
= 45 s
Total:
Tiempo Promedio:
(20+2+5+2)ml= (
)
=
45.67s
= 1,*10-4 c/s
V2:
Demostración de que la Velocidad de la Reacción Depende Directamente de la Desaparición del K2S2O8, Debido a que es el Reactivo Limitante.
Mol K2S2O8: (2*10-3L) * (0,1mol/L)= 2*10-4mol. [K2S2O8]En Solución:
=
2KI + K2S2O8
I2 + 2 K2SO4
nKI= 0,2mol/L * 5*10-3L = 1*10-3mol
6,89*10-3C
nK2S2O8= 0,1mol/L * 2*10-3L = 2*10-4mol V1:
= 1,51*10-4 c/s nK2S2O8REQ= 1*10-3mol KI
*
=
-4
5*10 mol Experimento 2 Tiempo Promedio:
(
)
= 33 s
Mol K2S2O8: (2*10-3L) * (0,05mol/L)= 1*10-4mol. [K2S2O8]En Solución: 3,45*10-3 M V2:
Experimento 3
Recomendaciones
Tener cuidado al preparar la solución de almidon ya que del cambio de color de la solución depende que el método tenga efectividad.
Antes de realizar la experiencia limpiar y esterilizar debidamente los materiales para evitar que impurezas y residuos de soluciones anteriores puedan afectar los resultados de la práctica.
No emplear tapones de corcho ni hule para tapar los envases que
=
= 1.04*10-4 c/s
contengan soluciones de yodo, ya que el yodo reacciona con los compuestos orgánicos.
Mantener las soluciones de yodo debidamente tapadas, a fin de evitar la descomposición de yoduro con el oxígeno del aire, y el consecuente aumento de la concentración de yodo en la solución.
Referencias Bibliográficas MARON
&
Fisicoquímica.
PRUTTON.
(2004).
Editorial
Limusa.
México PERRY, Robert. Manual del Ingeniero Químico. Mc Graw Hill Compendio De Prácticas Período Iii2011.Laboratorio De Fisicoquímica. Unefm
