"Determinacion de la Ley Experimental de Rapidez. Estudio de

"Determinacion de la Ley Experimental de Rapidez. Estudio de la Cinetica de yodacion de la Acetona"

Introducción

Aplicaciones

Conclusiones

Bibliografía

Chang, Raymond; “Química”; Mc Graw-Hill; 11ª edición; 2013

Cengel, Y. A.; Boles, M.A.: Termodinámica. Mc Graw-Hill, 1996.

Haywood, R.W. : Ciclos termodinamicos de potencia y refrigeración Ed. Limusa, 2000

La técnica de espectrofotometría es una herramienta muy útil para determinar la cinética de una reacción si esta presenta un cambio de color debido a la reacción. Esto último porque un espectrofotómetro funciona en el rango del espectro visible.

La ley de rapidez expresa la relación de la rapidez de una reacción con la constante de rapidez y la concentración de los reactivos, elevados a alguna potencia. Para la reacción general.

aA+bB ---> cC+dD

La ley de rapidez tiene la forma

rapidez=k [A]^x [B]^y

El orden de reacción global se define como la suma de los exponentes a los que se elevan todas las concentraciones de reactivos que aparecen en la ley de rapidez. Para las ecuaciones que ya fueron mencionadas.

El orden de reacción global es (x+y). De manera alternativa podemos decir que la reacción es de orden x-ésimo para el reactivo A, y de orden y-ésimo en el reactivo B.

rapidez=k [A]^x [B]^y

Donde x y y son números que se determinan experimentalmente.

Observe que, en general, x y y no son necesariamente iguales a los coeficientes estequiométricos a y b.

Los exponentes x y y especifican las relaciones entre las concentraciones de los reactivos A y B y la rapidez de la reacción. Al sumarlos obtenemos el orden de reacción.

Galicia Alba Estefany

Huesca Estrada Diego

Sánchez García Ma. Fernanda

Sánchez Sánchez Alejandro Arturo

Una reacción de pseudorden es otro tipo de reacción de segundo orden; pero la rapidez depende de la concentración de dos reactivos diferentes, cada una elevada a la primera potencia

rapidez=k[A][B]

kps=k[A]^n Integrando

ln kps=n ln[A]+ln k

Una reacción de segundo orden es una reacción cuya rapidez depende de la concentración de uno de los reactivos elevada a la segunda potencia o de la concentración de dos reactivos diferentes, cada uno elevado a la primera potencia.

rapidez=k[A]^2=-ΔA/Δt

Integrando entre t=0 y t=t, queda:

1/[At]=-kt+1/[A0]

Una reacción de primer orden es una reacción cuya rapidez depende de la

rapidez=k[A]=-ΔA/Δt

Integrando entre t=0 y t=t, queda:

ln[At]=-kt+ln[A0]

Una reacción de orden cero es poco común, comparadas con la de primer y segundo orden. Depende de las concentraciones de un reactivo elevado a la potencia cero, pero como cualquier número elevado a la potencia cero es uno, por lo tanto solo depende de la constante de rapidez

rapidez=k[A]^0=k=-ΔA/Δt

Integrando entre t=0 y t=t, queda:

[At]=-kt+[A0]

La composición de un sistema cambia respecto al tiempo a través de un modelo matemático (ley de rapidez) aplicando el método integral, se encontró un pseudo orden de reacción con respecto del yodo el cual fue de orden cero.

OBJETIVOS

Comprender que la composición de un sistema reaccionante cambia con el tiempo.

Seleccionar las variables que permitan determinar el cambio de la composición con el tiempo.

Elegir la técnica analítica adecuada para determinar los cambios en composición del sistema reaccionante.

Encontrar un modelo matemático (ley de rapidez) aplicando el método integral.

Explicar el fundamento del método de aislamiento de Ostwald y su utilidad en el diseño de un estudio cinético.

Reacción 1

Curva Patrón

Reacción 4

Gráfica Orden Uno

Gráfica para orden uno

Gráfica orden cero

Gráfica para orden cero

Gráfica para orden dos

Gráfica Orden 2

Reacción 3

Gráfica para orden cero

Reacción 2

Gráfica para orden uno

Gráfica para orden cero

Gráfica para orden 2

Gráfica para orden uno

Gráfica para orden dos

Problema

Determinar la Ley Experimental de rapidez de la reacción de yodación de la acetona.

Metodología

Familiarizarse y calibrar

el espectrofotómetro

Preparar las soluciones A,B,C,D y

ajustar la longitud de onda a

la misma de la curva patrón del

espectrofotómetro

Colocar el Yodo por separad y

mezclar el ácido clorhídrico

con el agua y la acetona.

Mezclar las disoluciones justo al momento en que van a ser introducidas en el espectrofotómetro para la medición.

Continuar para cada solución, calibrando con un blanco de agua destilada entre cada medición

Medir la absorbancia hasta que esta

sea muy cercana a cero.

Colocar datos obtenido en tablas, y realizar gráficas para llegar a los objetivos de la práctica.

Medir la Temperatura y la Presión atmosférica a la que fue llevado a cabo el experimento.

Análisis de Resultados

Debido a que conforme avanzaba la reacción se llegaba a la formación de un producto incoloro, y como al inicio el contenido de nuestro tubo poseía un color amarillo por la presencia del Yodo, al momento en que nuestra absorbancia fuera prácticamente cero, entonces tendríamos una concentración muy cercana a cero.

Al momento de usar la curva patrón construida en la práctica anterior, fuimos capaces de determinar la concentración en distintos instantes. Las concentraciones a diferentes tiempos están en las tablas 2 a 5, estos datos fueron graficados colocando en el eje x el tiempo y en el eje y se colocaron concentración, logaritmo natural de la concentración e inversa de la concentración, es decir, por cada tabla de la dos a la cinco se obtuvieron 3 gráficas diferentes.

Se realizó una espectrofotometría para poder determinar la rapidez con la que se lleva a cabo una reacción química, es decir como cambia la concentración respecto al tiempo. Para esto primero se prepararon 4 tubos de ensayo en los cuales hicimos reaccionar I2KIcon acetona, esta reacción catalizada en medio ácido, en este caso cada tubo contenía HCl.

Debido a que nuestras reacciones fueron preparadas en agua, la concentración de acetona se redujo, por lo que la “nueva” concentración para cada caso está escrita en la tabla 6; en esta misma tabla se encuentra KPS que es la constante de pseudo orden, esta fue obtenida como la pendiente de cada gráfica correspondiente a orden cero de nuestras cuatro reacciones.

Se procedió a comparar cada una de las tres gráficas, de manera que la que tuviera la correlación (R2) más cercana a uno correspondería al orden de reacción en este caso el orden de reacción fue cero para cada caso, es fue por que para cada reacción se obtuvieron R2para A: 0.988, para B: 0.987, para C: 0.995 y para D: 0.996, este orden de reacción (cero) corresponde al Yodo, y tiene sentido que sea el mismo puesto que se trata siempre de la misma reacción.

Al graficar ln KPS vs ln [Acetona], se obtuvo una nueva gráfica cuya ordenada al origen es el lnk es decir de la constante de rapidez real; y la pendiente será el orden de reacción. Por lo que la constante de rapidez real fue de 1.401510-6y el orden de reacción para la acetona, corresponde a uno. Es decir el orden global de la reacción es uno.