Practica 4

 

   ASIGNATURA:

LABORATORIO INTEGRAL II

CARRERA:

CIN CI N TI TICA CA DE LA HA HALO LOGE GENA NACI CI N DE DE LA ACETONA

NOMBRE DE LA PRACTICA ELABORÓ

NOMBRE Y FIRMA DE VALIDACIÓN REVISÓ

ING. QU MICA

NUMERO DE PRACTICA

4 

AUTORIZÓ

I.Q. ANA JULIA HUICOCHEA SALINAS

DOCENTES

ING. GLORIA VERONICA RUELAS GALLARDO

DOCENTES

ACADEMIA DE INGENIER INGENIER A QUÍMICA

JEFE DE DIVISIÓN

l.- CINETICA DE HALOGENACION DE LA ACETONA Il.- OBJETIVO: p ara la cinética de halogenación de la acetona. 1. Determinar el orden de reacción para 2. Determinar el efecto de la concentración de ácido y de acetona sobre la cinética de

halogenación de la acetona. 3. Determinar la constante de velocidad para la reacción de halogenación de la acetona.

IIl.- ANTECEDENTES (MARCO TEÓRICO ENFOCADO A LA CINETICA DE REACCION): RE ACCION): El estudio de los cambios en la velocidad de reacción debida a las concentraciones de los reactivos, es de gran importancia, debido los diferentes factores que pueden modificar el comportamiento de la reacción y provocar la formación de productos no deseados, factores como la presión, la temperatura, la presencia de distintos solventes, afectan la generación de los productos de una reacción. Es por esto, que se requiere llevar a cabo estudios sobre las condiciones de las reacciones químicas y la forma de obtener el mayor rendimiento. La información que se tenga de cómo se lleva a cabo una reacción y que factores la influyen, permite en determinar los grados de conversión, la energía involucrada y la estabilidad de los productos, entre otros beneficios. Es por lo anterior que se efectuará la reacción de halogenación de la acetona, para determinar cómo influye cada uno de los componentes de la reacción. Considerando que la yodatación de la acetona:

La reacción se realiza rea liza muy lentamente cuando el pH del medio se encuentra encu entra en el intervalo de 4 a 7, pero es muy rápida si el pH es menor a 3 o mayor a 8. Esto implica dependencia ácido-base de la reacción.

 

  La yodatación de la acetona sigue una cinética simple, por lo que se puede determinar la velocidad a partir de las concentraciones, el orden de la reacción y la constante de la velocidad de la reacción. El orden de reacción global es la suma de los órdenes parciales, De todos los compuestos participantes en la reacción, únicamente el yodo o si se empleará bromo, dan coloración a la solución acuosa. La intensidad del color puede emplearse para determinar la cantidad de halógeno presente en la solución. Midiendo la absorbancia en un espectrofotómetro UVVISIBLE, de la mezcla de reacción e interpolar en una curva de calibración se conoce la cantidad de halógeno presente sin reaccionar con respecto al tiempo, manejando correctamente los datos puede determinarse la velocidad de la reacción. La reacción de yodación de acetona presenta una cinética lenta en condiciones normales, pero la reacción se acelera considerablemente en condiciones ácidas. En disolución acuosa loa reacción de yodación de la acetona catalizada por ácido puede escribirse como : CH3-CO-CH3 + I2  à CH3-CO-CH2 –  – I + HI Dado que en la halogenación de acetona es catalizada por ácido, cada paso sucesivo de la halogenación es más lento que el paso anterior dado que en las condiciones en que se llevara a cabo en la reacción estará presente un exceso de acetona con respecto al yodo, podemos suponer que la especie formada será monoyodoacetona Para determinar la ecuación cinética de la reacción se empleara un exceso de acetona y de ácido con respecto a la concentración de yodo presente. De forma que podrá suponerse que las concentraciones de acetona y de ácido permanecerán prácticamente constantes durante la reacción. [H+]0 [acetona] >>>>> [I2] [H+]0 [acetona] ≈ constante  La ecuación cinética para la reacción, tendrá la forma: V= K [H+]a [acetona]b [I2]c  Siendo K la constante cinética, a,b,c, los ordenes parciales de reacción con respecto a la acetona, al ácido y al yodo. Como consideramos que la concentración de acido y acetona permanecen constantes durante la reacción, la ecuación se transforma en: V= K [I2]c  Por lo tanto, la reacción será de pseudo orden c siendo k la constante aparente que se observa que incluye la constante cinética real y los términos correspondientes a la contribución del acido y de la acetona.

IV.-APARATOS, INSTRUMENTOS Y MATERIAL UTILIZADO: Tubos ensayo con tapón de rosca 1de gradilla 1 pipeta de 5.0 ml 1 pipeta de 0.1 ml

 

1 pipeta de 1.0 ml 2 celdas para

espectrofotómetro 1 termómetro 1 jeringa de 10 ml Espectrofotómetro UVVIS REACTIVOS:  Acetona  Agua destilada Yoduro de potasio Yodo metálico Ácido clorhídrico

V.- DESARROLLO DE LA PRÁCTICA: Antes de todo se deben-3preparar las soluciones madre Disolución de yodo 5*10  M: disolver 0.5076 g de yodo metálico y 1.6030 g de yoduro de potasio en 100 ml de agua destilada (solución de yodo 0.02 M). Tomar 25 ml de ésta solución y llevarlos a 100 ml con agua destilada en un matraz aforado (solución de yodo 5*10-3 M). Nota: Esta solución se debe preparar al momento de elaborar la práctica. Disolución de ácido clorhídrico: preparar una disolución de ácido clorhídrico en agua destilada al 20% v/v. el acido clorhídrico de laboratorio contiene 48% de acido por lo cual para rebajarlo se hace el análisis:

   = 20%100ml 38%   = 41.66  + 58.34  

1.Preparación de la curva tipo. Preparar la siguiente serie de disoluciones: Tubo 1  2  3  4  5 

Sol de I (ml)

Sol HCl (ml)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

Agua destilada (ml) 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0

Una vez preparadas, leer la absorbancia de cada una a 460 nm y registrar las lecturas.

 

2.- Determinación de la cinética de reacción:  Preparar cada una de las soluciones que se indican en la tabla, adicionando todos los reactivos menos la solución de yodo, la cual debe ser adicionada al final, en el momento en que se vayan a hacer las lecturas de absorbancia para seguir la cinética de reacción. Tubo

acetona (ml)

ácido (ml)

Agua destilada

1 

1.00 1.00 1.00 1.00 0.12 0.25 0.50 0.25

0.10 0.20 0.50 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

6.90 6.80 6.50 6.00 6.88 6.75 6.50 7.75

2  3  4  5  6  7  8 

(ml)

Sol de yodo (ml)

2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 1.00

Una vez adicionadas las cantidades de acetona, agua y ácido clorhídrico, tapar todos los tubos y efectuar el procedimiento que se describe a continuación. Hacer esto para cada disolución por separado. 1.  Adicionar la cantidad de solución de yodo que se indica en la tabla, mezclar perfectamente y colocar la disolución en la celda. celda . Inmediatamente, introducir la celda en el espectrofotómetro ya calibrado a cero a 460 nm y comenzar a tomar las lecturas de absorbancia cada 15 segundos durante 20 minutos, considerando la primera lectura como tiempo cero. 2. Desechar la solución y hacer lo mismo con cada una de las disoluciones preparadas. 3. Registrar los datos en la tabla correspondiente. 4. Registrar la temperatura a la cual se llevó a cabo el experimento.

Vl.- DATOS Y OBSERVACIONES Base de cálculos: Solución yodo.

   ) (  1  ) = 0..0 0. .005 05 (2    10.406 

Tabla 1 (Concentración de bisulfito constante).    

   =      = 0.005    = 2   = 10    2  0.005       = 0.001    =    =  10 Tabla 2 (concentración del HCL)    

   =  

   = 0..005    =0..005 0.1  = 10 

 

  0.1  0.35        =    =   = 0.0817  10 Tabla 3 (concentración del acetona)  =      = 0..005 0..005    = 1.0   = 10    1  0.35       = 1.3619    =    = 10  1.- Preparación de la curva tipo. Tabla 1 Tubo

Sol de I (ml)

Sol HCl (ml)

Agua destilada (ml)

1  2 

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

9.0 8.5 8.0 7.5 7.0

3  4  5 

Concentración M de I

Absorbancia a 460 nm

0 2.5e-4 5.0e-4 7.5e-4 1.0e-3

Una vez preparadas, leer la absorbancia de cada una a 460 nm y registrar las lecturas. 2.- Determinación de la cinética de reacción: Tabla 2 Tubo

acetona (ml)

ácido (ml)

Agua destilad a (ml)

1  2 

1.00 1.00 1.00

0.10 0.20 0.50

6.90 6.80 6.50

2.00 2.00 2.00

1.3619

.0817

.001

1.3619

.1634

.001

1.3619

.4086

.001

1.00 0.12 0.25 0.50 0.25

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

6.00 6.88 6.75 6.50 7.75

2.00 2.00 2.00 2.00 1.00

1.3619 .1634

.8173 .8173

.001 .001

.3404

.8173

.001

.6809

.8173

.001

.3404

.8173

.001

3  4  5  6  7  8 

Sol de yodo (ml)

Concentració n de acetona

Concentració n de ácido

Concentració n de yodo

 

1

2

3

4

5

Tiempo (seg) 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150

  Tabla 3 registro de las absorbancias de las muestras de la tabla 1 Muestra 1 2 3 4 5 6 Tiempo (s) 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 Tabla 4 registro de las absorbancias de las muestras de la tabla 2

7

8

Vll.- CALCULOS Y RESULTADOS DE LA PRÁCTICA  A partir de los resultados experimentales determine lo siguiente: 1. Interpolar los valores de absorbancia en la curva tipo y determinar la la concentración de yodo para cada tiempo. 2. Construir para cada caso la gráfica de tiempo (eje x) contra concentración de yodo (eje y). 3. Determinar para cada caso los valores de Δ[ Ι2] 0 anteriores. / Δt , mediante regresión lineal de las gráficas f

 

4. Graficar los valores de Log de la concentración de [H+] contra Log Δ[ Ι2] / Δt (resultados de

los tubos 1-4). 5. Graficar los valores de Log de la concentración de acetona contra de Log Δ[ Ι2] / Δt

(resultados de los tubos 4-7 ). 6. Graficar los valores de log de la concentración de yod o contra de Log Δ[ Ι2] / Δt (resultados

de los tubos 6 y 8). Determinación de la ley de velocidad para la reacción de halogenación de la acetona. Podemos simplificar la ley de velocidad para la reacción, obteniendo la siguiente expresión : − ∆[ 2] = [     ]   [  ] [ +]  ∆  362 Obteniendo el logaritmo en ambos miembros de la ecuación tenemos : ∆[  ] ∆  ] = log  +  log[ 3 6 ] +    [ 2] +  log[ +] Si consideramos la concentración de acetona y yodo constantes, podemos establecer la ecuación simplificada siguiente:



 

      

         

Donde ∆[  ] ∆  ] =    [ +] +    = log  +  log[ 3 6 ] +    [ 2] − ∆[ 2]0 = [     ]   [  ] [ +]  ∆   Para las concentraciones se emplean los valores constantes de cada una.



             



         

VIII ANALISIS DE RESULTADOS (CUESTIONARIO): 1.¿ Cuál es el orden de reacción con respecto al yodo? 2.¿ Cuál es el orden de reacción con respecto al ácido? 3.¿ Cuál es el orden de reacción con respecto a la acetona? 4.¿ Cuál es el orden global de la reacción? 5.¿ Cuál es el valor de la constante de velocidad de la reacción? 6.¿ afecta la velocidad la reacción la concentración de ácido o acetona? de la 7.¿ Cómo Qué otros factores puedendealterar la velocidad de la reacción de halogenación acetona?

IX.- OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: X: REFERENCIAS. 1. Raymond Chang, Fisicoquímica con Aplicaciones a Sistemas Biológicos, Ed. CECSA, México, 2. B. P. Levitt, Química Física Práctica de Findlay, Ed. Reverté, España. 3. https://www.academia.edu/25179744/_Yodaci%C3%B3n_de_acetona_ 3.  https://www.academia.edu/25179744/_Yodaci%C3%B3n_de_acetona_ 4. http://farmupibi.blogspot.com/2015/03/cinetica-de-halogenacion-de-la-acetona.html 4.  http://farmupibi.blogspot.com/2015/03/cinetica-de-halogenacion-de-la-acetona.html 5. http://academia.utp.edu.co/quimica2/2018/09/17/practica-no-5-cinetica-de-la-reaccion-de5. http://academia.utp.edu.co/quimica2/2018/09/17/practica-no-5-cinetica-de-la-reaccion-deyodinacion-de-la-acetona/