7 Practicas Lab 2

1Instituto Tecnolgico de Ciudad MaderoDepartamento de Ingeniera Qumica y Bioqumica

Laboratorio Integral II

Prctica 8:Estudio de la Yodinacin de la Acetona

Fecha de realizacin: 12 de Marzo 2012Fecha de entrega: 19 de Marzo 2012Ciudad Madero, Tamaulipas.

NDICE. Pg.

1.-Objetivo | 3 |2.-Marco Terico y Desarrollo Matemtico. | 3 |3.-Material y Equipo Empleado.. | 3 |4.-Procedimiento Empleado.... | 4 |5.-Datos Experimentales... | 4 |6.-Resultados........ | 4 |7.-Grficas. | 5 |8.-Discusin de los Resultados... | 5 |9.-Comentarios.. | 5 |10.-Bibliografa. | 6 |11.-Apndice. | 7 |12.-Descripcin del Trabajo de Cada Miembro.... | 8 |

1. OBJETIVODeterminar la constante especfica de velocidad de reaccin as como el modelo cintico que la caracterice.

2. MARCO TERICOEn disolucin acuosa la reaccin de yodacin de la acetona (catalizada por cido) puede escribirse como:CH3COCH3(ac) + I2 (ac) CH3COCH2 I(ac) + H(ac)+1 + I(ac)-1Si la acetona y el cido estnpresentes en gran exceso, se puede considerar que sus concentraciones permanecen constantes a lo largo de la reaccin, de forma que se puede seguir la cintica respecto del iodo,

-d[I2]/dt = k [Act] [H+] [I2] = kap[I2].

Efectuando diversas experiencias, y variando en cada una de ellas nicamente la concentracin de uno de los reactivos en exceso, la acetona o el cido, se puede medir la influencia de estos reactivos sobre la velocidad de reaccin y hallar los rdenes de reaccin y .

Esta reaccin procede en varios pasos, siendo los dos primeros de ellos el equilibrio ceto-enlico en medio cido

CH3-CO-CH3 + H+ 1 CH3-COH+-CH3 2 CH3-COH=CH2 + H+CH3-COH=CH2 + I2 3 CH3-COCH2I + IH

En la que (1) es el paso rpido y (2) el lento. El siguiente paso (3) consiste en la reaccin entre el enol y el iodo, y es rpido, de modo que la reaccin obedece a orden cero respecto al iodo.

3. MATERIAL Y REACTIVOS EMPLEADOMaterial | Reactivos |7 Matraces Erlenmeyer de 250 ml | I2 0.1 N (En KI al 4%) |2 Pipetas de 25ml | HCl 1 N |1 probeta de 25ml | H2O destilada |1Bureta de 25ml | Acetona 1 N |1 Bao de temperatura | NaHCO3 0.1 N |1 Pizeta | Na2S2O3 0.01 N |1 cuba hidroneumtica | Solucin de almidn al 2% |7 Matraces Erlenmeyer de 250 ml | |2 Pipetas de 25ml | |1 probeta de 25ml | |4. PROCEDIMIENTO EMPLEADOSe ajusta el bao a la temperatura de 40 C. A un matraz aforado de 250 ml. Se vierten 25 ml. De solucin de yodo 0.1 N se agregan 25 ml. de HCl 0.1 N y 25 ml de agua destilada.

El matraz de reaccin junto con otro matraz que contenga agua destilada se sumerge en el bao de temperatura el tiempo suficiente para que alcancen la temperatura de reaccin.

Despus de este tiempo, se adicionan 25 ml. de acetona 1 N y el agua destilada suficiente hasta aforar los 250 ml del reactor, tapando inmediatamente, mantenindolo con agitacin.

Muestrear cada 5 minutos, tomando alcuotas de 25 ml. de mezcla reactiva depositndolas en el matraz Erlenmeyer que contenga 25 ml. de solucin de NaHCO3, previamente enfriado, usando 2 ml de solucin de almidn como indicador. Titular la solucin de Na2S2O3 0.01 N

5. TABLA DE DATOS EXPERIMENTALESt (min) | Volumen de Na2S2O3 gastados |0 | - |5 | 18.7 |10 | 15 |15 | 12.8 |20 | 10.8 |25 | 9.9 |30 | 8.9 |

6. RESULTADOST (min) | V (ml | CB = C I2 | CA = Acetona | ln(CB/CA) |5 | 18.7 | 0.00179807 | 0.0517907 | 3.3640 |10 | 15 | 0.00142307 | 0.05142307 | 3.5872 |15 | 12.8 | 0.00123076 | 0.05123076 | 3.7287 |20 | 10.8 | 0.00103846 | 0.05103846 | 3.8948 |25 | 9.9 | 0.00095192 | 0.05095192 | 3.9801 |30 | 8.9 | 0.00085576 |0.05085576 | 4.0847 |

K = 0.2222 lt/molmin7. GRFICA

Grafica tiempo vs ln (CBCA) ; Grafica x vs y8. DISCUSIN DE RESULTADOSCon la realizacin de esta prctica podemos concluir de manera analtica y grafica que el orden de la reaccin, el orden de la yodinacin de la acetona es dos.

9. COMENTARIOSLa realizacin de esta prctica fue rpida y no se presento ninguno problema o inconveniente fue una prctica sencilla y sin ninguna complicacin.

10.- BIBLIOGRAFIA

* M.J. Insausti, et-al. Manual de experimentacin bsica en Qumica. Secretariado de publicaciones e intercambio editorial.* O.A. Burrmstrova et-al. Prcticas de Qumica Fsica. Editorial Mir.

11.- APENDICECH3COCH3(ac) + I2 (ac) CH3COCH2 I(ac) + H(ac)+1 + I(ac)-1A + B PRODUCTOS

Concentraciones iniciales:I2 = 0.1 N = 0.05 M = 0.05 gr/lt

Acetona = 1 N = 1M = 1 gr/ltC1*V1=C2*V2C2=C1*V1V2= 1*25250=0.1grltCA0 =0.1grlt

Tiosulfato = 0.01 N = 0.005 M = 0.005 gr/ltPara el calculo de la CA se tiene que =C1*V1=C2*V2C1= Concentracin del tiosulfato = 0.005 gr/ltV1= Volumen gastado de tiosulfatoV2= Volumen de la alcuota = 25 mlC2= Concentracin del I2

t= 5; V = 18.7 mlC2=C1*V1V2= 0.005*18.752=0.00179807grltCA1 =0.00179807grlt

t= 10; V = 15 mlC2=C1*V1V2=0.005*1552=0.00142307grltCA2 =0.00142307grlt


t= 20; V = 10.8 mlC2=C1*V1V2= 0.005*10.852=0.00103846grltCA4 =0.00103846grltt= 25; V = 9.9 mlC2=C1*V1V2= 0.005*9.952=0.00095192grltCA4 =0.00095192grlt


T (min) | Volumen gastado de Na2S2O3 (ml) | CB = C I2 (gr/lt) |0 | - | 0.05 |5 | 18.7 | 0.00179807 |10 | 15 | 0.00142307 |15 | 12.8 | 0.00123076 |20 | 10.8 | 0.00103846 |25 | 9.9 | 0.00095192 |30 | 8.9 | 0.00085576 |Calculo de las CA = C ACETONACA= CA0-CB0+ CBSiendo CA0-CB0 = 0.05t=5; CA = 0.00179807CA= 0.05+ 0.00179807=0.0517907 grltt=10; CA = 0.00142307CA= 0.05+ 0.00142307=0.05142307 grlt

t=15; CA = 0.00123076CA= 0.05+ 0.00123076=0.05123076 grltt=20; CA = 0.00103846CA= 0.05+ 0.00103846=0.05103846 grltt=25; CA = 0.00095192CA= 0.05+ 0.00095192=0.05095192 grltt=30; CA = 0.00085576CA= 0.05+ 0.00085576=0.05085576 grlt

Para ANDEX se tiene:

lnCBCA=CB0- CA0k t+lnCB0CA0

T (min) | V (ml | CB = C I2 | CA = Acetona | ln(CB/CA) |5 | 18.7 | 0.00179807 | 0.0517907 | 3.3640 |10 | 15 | 0.00142307 | 0.05142307 | 3.5872 |15 | 12.8 | 0.00123076 | 0.05123076 | 3.7287 |20 | 10.8 | 0.00103846 | 0.05103846 | 3.8948|25 | 9.9 | 0.00095192 | 0.05095192 | 3.9801 |30 | 8.9 | 0.00085576 | 0.05085576 | 4.0847 |

Aplicando regresin lineal y sabiendo que:y=lnCBCAx=tA= lnCB0CA0B= CB0- CA0k

Graficando x vs y, se obtiene:

Por lo tanto;B= 0.0282R=0.9875Entonces:: 0.0282=CB0- CA0kk=0.02820.05=0.564 lt/molmin

12.- DESCRIPCIN DEL TRABAJO DE CADA MIEMBRO EN EL REPORTE Y FIRMA.

NOMBRE INTEGRANTE | ACTIVIDAD | FIRMA |Fuentes Ibarra Ricardo Eloy | *Marco Terico*Resultados*Firma de integrantes | _____________ |Rubalcaba Acevedo Melissa | *Objetivo* Procedimiento Empleado*Material y Equipo | _____________ |Saldaa Rodrguez Daniel Izhar | *Comentarios* Datos experimentales | _____________ |Nuez Ramirez Jania Natali | *Apndice*Graficas | _____________ |Prez Blanco Jos Martin | * Bibliografa*Cuestionario | _____________ |

Instituto Tecnolgico de Ciudad MaderoDepartamento de Ingeniera Qumica y Bioqumica

Laboratorio Integral II

CUESTIONARIO PRE-LABORATORIO

Prctica 8:Estudio de la Yodinacin de la Acetona

Integrantes de equipo:

Nombre | No. de Control |Fuentes Ibarra Ricardo Eloy | 09070559 |Nuez Ramirez Jania Nathali | 08071189 |Prez Blanco Jos Martin | 09070644 |Rubalcaba Acevedo Melissa | 09070205 |Saldaa Rodriguez Daniel Izhar | 09070208 |Fecha de realizacin: 12 de Marzo 2012Fecha de entrega: 19 de Marzo 2012Ciudad Madero, Tamaulipas.

1.- Deducir la ecuacin de diseo para una reaccin que se efecta en reactor discontinuo de volumen constante.

-rA=-1/V(dNA)/dt ; Si NA=CAV

Por tanto

-rA= -1/V(VdCA/dt + CAdV/dt ) Si V = cte

-rA = -dCA/dt

2.- Escribir la ecuacin de velocidad que relacione la concentracin de un reactivo A en t = 0 con el correspondiente a un tiempo t = t, definir todos los trminos y dar sus unidades.

-ri = 1 dNi [=] moles de i formadosV dt (volumen) (tiempo)

Por ejemplo: ri [=] mol/Ls

a) Para una reaccin de primer orden.

-rA = k [CA] = - dCA/dt Para ANDEX ln (CA0/CA) = kt

b) Para una reaccin de segundo orden.

-rA = k [CA]2 = - dCA/dt Para ANDEX Ln(CB/CA)=Ln(CB0/CA0)+(CB0-CA0)kt

3.- Considerar la reaccin A>B. El valor de la velocidad es 1.6 x 10-2 M/s cuando la concentracin de A es 0.35 M. Calcular la constante de velocidad si la reaccin es:

a) De primer orden con respecto de A.

1.6 x 10-2 M/s = K [.35M] por lo tanto K = 1.6 x 10-2 M/s = 0.0457 1/s0.35Mb) Desegundo orden con respecto de A.

1.6 x 10-2 M/s = K [.35]2 por lo tanto K = 1.6 x 10-2 M/s = 0.1306 1/Ms[0.35 M]2

4.- Qu es un REACTOR DISCONTINUO y porqu es el ms usado en estudios cinticos para obtencin de datos experimentales?

Los reactores discontinuos se utilizan principalmente para determinar parmetros de la ley de velocidad para reacciones homogneas. La determinacin se realiza normalmente midiendo la concentracin como funcin del tiempo y despus se utiliza o el mtodo diferencial o el integral de anlisis de datos para determinar el orden de reaccin, a, y la constante de velocidad, k. En algunas ocasiones se puede seguir tambin la evolucin de algn parmetro de reaccin, como por ejemplo la presin, y el balance molar se reescribirse en funcin de la variable medida (en este caso de la presin). Tambin es conocido como reactor tipo Batch.

Son los ms usados en estudios cinticos debido que la reaccin qumica se desarrolla en un sistema cerrado, todos los reactivos son cargados al inicio de la operacin, al final de este la mezcla reactiva se descarga a un mismo tiempo. Operan en rgimen inestable y se considera que los gradientes de Temperatura son despreciables por lo que estas condiciones permiten que el diseo se plantee en un plano ideal.

2DETERMINACIN DE LA LEY EXPERIMENTAL DE RAPIDEZ.ESTUDIO DE LA CINTICA DE YODACIN DE LA ACETONA.

I. OBJETIVO GENERALComprender que la composicin de un sistema reaccionante cambia con el tiempo.

II. OBJETIVOS PARTICULARESa. Seleccionar las variables que permitan determinar el cambio de la composicin con el tiempo.b. Elegir la tcnica analtica adecuada para determinar los cambios en la composicin del sistema reaccionante.c. Encontrar un modelo matemtico (ley de rapidez) aplicando el mtodo integral.Explicar el fundamento del mtodo de aislamiento de Ostwald y su utilidad en el diseo de un estudio cintico.

III. PROBLEMADeterminar la ley experimental de rapidez de la reaccin de yodacin de la acetona.

A1. CUESTIONARIO PREVIO.1. Qu es un reactivo limitante?2. Definir ecuacin de rapidez3. Definir orden de reaccin4. Definir constante de rapidez5. Escribir las ecuaciones para los rdenes 0, 1 y 2 para una reaccin de tipo AB 6. Qu proporcionalidad guarda la rapidez y la concentracin en una reaccin de 0, 1 y 2 orden?7. Cul es la estructura qumica de la acetona?8. Qu longitud de onda absorbe el yodo?9. Cmo se podran expresar las ecuaciones integradas de rapidez de los diferentes ordenes, en funcin de absorbancias en lugar de concentraciones y cmojustificaras esta sustitucin?

A2. PROPUESTA DEL DISEO EXPERIMENTAL. Llevar a cabo una discusin grupal, identificar las variables involucradas y plantear la hiptesis para proponer el diseo del experimento que pueda conducir a la resolucin del problema planteado (considerar que en el laboratorio se dispone del material indicado en el punto A3). Anotar la propuesta en el Cuadro 1.Cuadro 1. Variables, hiptesis y propuesta del diseo de experimento. Las variables que tenemos que trabajar durante esta practica son la concentracin, la absorbancia y la temperatura.|A3. MATERIALES Y REACTIVOS(I2 KI) (0.002 M 0.2M)Acetona 1.33 MHCl 0.323 M| 1 espectrofotmetro2 celdas espectrofotomtricas1 cronmetro1 termmetro4 vasos de precipitados de 50 ml|

A4. METODOLOGA EMPLEADADescribir detalladamente en el cuadro 2 la metodologa empleada despus de haber realizado el experimento.Cuadro 2. Metodologa empleada.* En un vaso de precipitados mezclar 8 mL de acetona 1.33 M y 4 mL de HCL 0.323 M * Agregar al vaso los 8 mL de la solucin de yodo-yodurada 0.002M y en ese momento accionar el cronmetro, mezclar rpidamente y trasvasar la solucin de reaccin a la celda (un 80% del volumen total de la celda). * Hacer determinaciones de absorbancia a 450 nm cada 30 segundos (dejar la celda en el equipo) hastacompletar 20 minutos. Anotar los datos en la tabla 1.|Calibracin del espectrofotmetro: Encender el aparato y esperar 15 minutos. Seleccionar la longitud de onda y calibrar con el blanco.

A.5. DATOS, CLCULOS Y RESULTADOS.1. Registrar los datos experimentales de absorbancia y tiempo en la tabla 1.2. Algoritmo de clculo.1. Calculo de la concentracin de I2 a diferentes tiempos a partir de las absorbancias (ecuacin obtenida a partir de la curva patrn)-------------------------------------------------Ecuacin de la curva patrn (ecuacin lineal)-------------------------------------------------Y=708X-0.0575-------------------------------------------------Y=Absorbancia-------------------------------------------------X=Concentracin-------------------------------------------------Calculo de la concentracin de Yodo a partir de la absorbancia-------------------------------------------------X=Y+0.0572708

2. Describa las ecuaciones para obtener el orden de reaccin del mtodo integral.n = 0 = C = -Kps t + Co A=[A]0-kt.n = 1 ln C = -Kps t + ln C0 lnA=lnA0-Kn = 2 1/C = Kps t + 1/Co 1[A]=kt+1[A]0|

Condiciones de trabajo: Temperatura = 25CPresin ambiental = 585 mmHg = 450 nmTABLA 1.Registrar los datos de tiempo y absorbancia, calcular la concentracin de yodo, su logaritmo y su inversa.Tiempo (seg.)| Absorbancia| Concentracin (M)| ln concentracin| 1/C|30| 0.590| 9.14E-04| -6.9975| 1093.943|60| 0.566| 8.80E-04| -7.0353| 1136.072|90| 0.540| 8.44E-04| -7.0779| 1185.532|120| 0.509| 8.00E-04| -7.1313| 1250.442|150| 0.474| 7.50E-04| -7.1951| 1332.831|180| 0.450| 7.16E-04| -7.2413| 1395.899|210| 0.421| 6.75E-04| -7.3002| 1480.552|240| 0.390| 6.32E-04| -7.3672| 1583.184|270| 0.357| 5.85E-04| -7.4439| 1709.319|300| 0.325| 5.40E-04| -7.5243| 1852.433|330| 0.293| 4.95E-04| -7.6117| 2021.702|360| 0.260| 4.48E-04| -7.7107| 2232.030|390| 0.226| 4.00E-04| -7.8240| 2500.000|420| 0.194| 3.55E-04| -7.9439| 2818.471|450| 0.160| 3.07E-04| -8.0894| 3259.669|480| 0.128| 2.62E-04| -8.2488| 3822.894|510| 0.095| 2.15E-04| -8.4450| 4651.774|540| 0.063| 1.70E-04| -8.6810| 5890.183|570| 0.036| 1.32E-04| -8.9355| 7596.567|600| 0.026| 1.18E-04| -9.0490| 8509.615|630| 0.015| 1.02E-04| -9.1908| 9806.094|660| 0.014| 1.01E-04| -9.2047| 9943.820|

A6. ELABORACIN DE GRFICOS.1. Traza las grficas de C vs t, ln C vs t y 1/C vs t, para cada concentracin deyodo.Calcular la pendiente (m) y el coeficiente de correlacin ( r ).

A7. ANLISIS DE RESULTADOS1. Cul es el orden de reaccin con respecto al yodo?De acuerdo al mtodo de integracin la grafica que presenta comportamiento lineal (r = 0.9938) es la prueba de orden cero. |

2. Cul es el valor de kps?-------------------------------------------------La pendiente de la grafica de orden cero corresponde a la Kps = -1 x 10 -6

A8. CONCLUSIONES.-------------------------------------------------

-------------------------------------------------Como se pudo determinar el orden de la reaccin correspondera a un orden cero encontrado un valor de kps de -1 x 10 -6 esto se puede saber ya que como se dijo el valor de la kps seria el que mejor se ajustara a la grafica que en este caso fue la C vs t que tuvo un valor de 0.9938 es decir, estaba muy bien correlacionado.-------------------------------------------------

A10. BIBLIOGRAFA.Fisicoqumica, Castellan G. W., Addison Wesley Longman, 2 Edicin, 1987.Fisicoqumica, Keith J. Laidler, John H. Meiser, CECSA, 1a. Edicin, 1997.Fisicoqumica para Farmacia y Biologa, Sanz Pedrero P, Masson S.A. Espaa, 1992Fisicoqumica, Ira N. Levine, Mc. Graw Hill, 4 edicin, 1996.Educacin Qumica, Fernando Corts, Vol. 5, No. 2, Abril 1994, 74-80.|

3INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA SOBRE LA RAPIDEZ DE LA REACCIN.Cintica de yodacin de la acetona.

OBJETIVO GENERALEstudiar el efecto de la temperatura sobre la rapidez de reaccin.OBJETIVOS PARTICULARESa) Determinar la constante de rapidez de reaccin a varias temperaturas.b) Obtener la energa de activacin de reaccin y el factor pre-exponencial de la ecuacin de Arrhenius.PROBLEMAObtener la ecuacin que relaciona la variacin de la constante de rapidez de reaccin con la temperatura.INTRODUCCIONUna ley de velocidad muestra la relacin entre las velocidades y las concentraciones. Sin embargo, las velocidades tambin dependen de la temperatura. Con pocas excepciones la velocidad aumenta acentuadamente con el aumento de la temperatura. Vant Hoff, qumico holands, observ empricamente que a cada 10C de elevacin de la temperatura, la velocidad de reaccin se duplica:

Sin embargo, experimentalmente se observ que este cociente queda, en realidad, entre 2 y 4. Entonces en 1889, el qumico sueco Syante Arrhenius propuso otra ecuacin emprica que proporciona mejores resultados:Ecuacin de Arrhenius:

Donde:K= Constante de Velocidad

Ea= Energa de Activacin

R= Constante de los Gases

T= Temperatura Absoluta

A= Factor pre-exponencial

La energa de activacin es laenerga cintica mnima que los reactivos deben tener para que se formen los productos. Esta es justamente la ms importante contribucin de Arrhenius: la proposicin de que los procesos qumicos son activados, o sea, precisan de una cierta energa de activacin para ocurrir. As, procesos con baja energa de activacin ocurren rpidamente, en cuanto procesos con elevada energa de activacin ocurren ms lentamente.El grfico a continuacin muestra la energa de activacin para un proceso exotrmico:

Cuanto mayor la energa de activacin, menos probable ser la transformacin de reactivos en productos.PROPUESTA DEL DISEO EXPERIMENTALPara la realizacin de este experimento, se utilizar el espectrofotmetro el al cual para su previa calibracin se encender y se dejara reposar 15 min antes de ser utilizado. Se colocaran en un vaso de precipitados 8 ml de solucin yodo yodurada (0.002M), en un segundo vaso se har la mezcla de 8 ml de acetona (1.33 M) y 2 ml de HCl (0.323M), una vez calibrado el espectrofotmetro se preparara una celda con el blanco (agua destilada) y una celda con la mezcla de lo antes mencionado. El blanco ser colocado una sola vez y cuando se retire se colocara la celda con la solucin, esta ser monitoreada cada 30seg a una longitud de onda de 470nm y se anotaran los datos que seobtengan para determinar el orden de reaccin. Todo esto se realizara a temperatura ambiente.Posteriormente en un vaso de precipitados se colocarn 40 ml de solucin yodo yodurado y en otro se har la mezcla de 40 ml de acetona y 10 ml de HCl. Los cuales se colocaran en un bao mara a 30C para que lleguen al equilibrio, junto con ellos se colocara un tercer vaso para que dentro del mismo se realice la mezcla. Cuando los vasos se encuentren a la misma temperatura se realizara la mezcla, cada 30 segundos se monitoreara la absorbancia de la solucin; pero no se dejara la misma en la celda, es decir, esta se cambiara constantemente para su estudio. Se tendrn 30 seg para cambiar la celda con la solucin anterior por una nueva (que se encuentra en el bao) y mientras que se hace esto se colocara el blanco en el espectrofotmetro.METODOLOGIA EMPLEADACalibracin del espectrofotmetro como se ha ido trabajando en las dos prcticas anteriores, en ese lapso de tiempo se preparara la solucin de cido con la solucin de yodo a temperatura ambiente y preparacin de otra solucin pero a la temperatura de 30C.Cuando se preparen las mezclas de cido con la solucin de yodo tener listo el cronmetro en las dos mezclas, es decir, tanto la que est a una temperatura ambiente y la que est a 30C.Se tomaran las lecturas deabsorbancia a una longitud de onda de 470nm, previamente calibrada con la celda que contiene el blanco (agua destilada)cada 30 seg se registraran los valores de absorbancia que se obtengan de las mezclas preparadas, hasta que la lectura sea cercana a cero.En la mezcla que este a una temperatura de 30 C tomar de ella el volumen necesario y desecharla despus de obtener la lectura, cambiarla por otro volumen similar de la misma mezcla. Continuar con este procedimiento hasta tener una lectura cercana a cero. Calcular la concentracin a partir dela ecuacin obtenida de la curva patrn.DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS Tabla 1. Datos experimentales de absorbancia y concentracin de la curva patrn.

mL de yodo| Concentracin (mol/L)| Absorbancia|2| 0.0004| 0.169|4| 0.0008| 0.312|6| 0.0012| 0.475|8| 0.0016| 0.631|10| 0.002| 0.794|

Algoritmo de clculosDeterminar la concentracin de I2 a cada tiempo y temperatura, a partir de la curva patrn. Registrar los datos en las tablas 2.1 y 2.2.

Tabla 2.1 Concentracin de I2 a cada tiempo a temperatura ambiente, 22.8CTiempo (s)| Absorbancia| Concentracin| ln[C]| 1/C|30| 0.331| 0.000829828| -7.0943| 1205.0691|60| 0.324| 0.000811982| -7.1160| 1231.5542|90| 0.312| 0.000781389| -7.1544| 1279.7716|120|0.304| 0.000760994| -7.1809| 1314.0704|150| 0.293| 0.000732951| -7.2184| 1364.3478|180| 0.282| 0.000704908| -7.2574| 1418.6257|210| 0.271| 0.000676864| -7.2980| 1477.4011|240| 0.261| 0.00065137| -7.3364| 1535.2250|270| 0.248| 0.000618228| -7.3887| 1617.5258|300| 0.236| 0.000587635| -7.4394| 1701.7354|330| 0.225| 0.000559592| -7.4883| 1787.0159|360| 0.214| 0.000531549| -7.5397| 1881.2950|390| 0.202| 0.000500956| -7.5990| 1996.1832|420| 0.19| 0.000470363| -7.6620| 2126.0163|450| 0.177| 0.000437221| -7.7351| 2287.1720|480| 0.165| 0.000406628| -7.8076| 2459.2476|510| 0.152| 0.000373486| -7.8926| 2677.4744|540| 0.139| 0.000340344| -7.9856| 2938.2022|570| 0.126| 0.000307202| -8.0880| 3255.1867|600| 0.113| 0.00027406| -8.2022| 3648.8372|630| 0.099| 0.000238368| -8.3417| 4195.1872|

Tabla 2.2 Concentracin de I2 a cada tiempo a temperatura fijada, 32.5CTiempo (s)| Absorbancia| Concentracin| ln[C]| 1/C|30| 0.345| 0.0008655| -7.0522| 1155.3756|60| 0.32| 0.0008018| -7.1287| 1247.2178|90| 0.319| 0.0007992| -7.1319| 1251.1962|120| 0.274| 0.0006845| -7.2868| 1460.8939|150| 0.232| 0.0005774| -7.4569| 1731.7881|180| 0.208| 0.0005163|-7.5689| 1937.0370|210| 0.185| 0.0004576| -7.6895| 2185.2368|240| 0.153| 0.0003760| -7.8858| 2659.3220|270| 0.139| 0.0003403| -7.9856| 2938.2022|300| 0.106| 0.0002562| -8.2695| 3902.9851|330| 0.094| 0.0002256| -8.3967| 4432.2034|360| 0.078| 0.0001848| -8.5961| 5410.3448|390| 0.058| 0.0001338| -8.9188| 7471.4286|420| 0.028| 0.0000574| -9.7661| 17433.3333|450| 0.024| 0.0000472| -9.9619| 21202.7027|Explicar en qu consiste el mtodo integral para determinar, el orden de reaccin y la constante de rapidez a cada temperatura con la informacin de las tablas del punto a.Si la reaccin obedece una ley de rapidez del tipo r = kCn y un valor determinado de "n", entonces los datos cinticos satisfarn la ecuacin integrada para tal orden.

AX

Se suponen valores para y se integra la ecuacin diferencial.

Explicar cmo se obtiene la energa de activacin y el factor pre-exponencial utilizando la ecuacin de Arrhenius. (Mtodos grfico y analtico).

Para calcularse grficamente puede usarse una regresin lineal entre las variables lnK y T 1, para ser expresada como una ecuacin a la recta. Donde se pueden determinar las pendientes y ordenadas al origen. (Se puede observar el procedimiento en la parte de Analisis de Resultados)

GRAFICOS.Orden de reaccin, Temperatura Ambiente.Orden Cero.

Orden Uno

Orden Dos

Orden de reaccin, Temperatura 32.5.Orden Cero

Orden Uno.

Orden Dos.

Tabla 3.k| T| 1/T| lnK|1.00E-06| 295.95| 0.00337895| -13.8155106|2.00E-06| 305.65| 0.00327172| -13.1223634|

ANALISIS DE RESULTADOS1. De qu orden es la reaccin?De orden cero.

2. Cmo cambia la constante de rapidez de reaccin con la temperatura?

Al aumentar la temperatura la constante de rapidez aumenta, por lo que la reaccin se lleva a cabo en mucho menor tiempo.

3. Qu valor tiene la energa de activacin? Cules son sus unidades?El valor que se obtuvo de la energa de activacin fue de: 53740.8646 J/molLas unidades de la energa de activacin pueden ser: J/mol, cal/mol, BTU/lbmol, erg/mol , etc.

y= m x + b donde:* * y = Ln K* Ln A = b* X=1T* m=-EaR

Con los datos experimentales se obtiene: y=-6463.9 x+8.0258m=-EaR=-6463.9

-mR=EaEa=--6463.9 K8.314JmolK= 53740.8646Jmol 4. Qu valor tiene el factor pre-exponencial? Cules son sus unidades?El valor que se obtuvo del factor pre-exponencial fue de: 3058.8674 El factor pre-exponencial es una constante que no posee unidades (es adimensional)y=-6463.9 x+8.0258 : y= mx +bLnA= b ; b=8.0258Ln A=8.0258A=e8.0258=3058.8674

CONCLUSIONES La constante de velocidad disminuye con el aumento en la energa de activacin y aumenta con el aumento de la temperatura, por lo que las reacciones ocurren en un menor tiempo si presentan una baja energa de activacin y si al sistema donde se llevan a cabo se les aumenta la temperatura. El mtodo utilizado aunque para esta prctica sirvi muy bien tiene algunas limitaciones como lo es que se redondean los rdenes fraccionarios al entero ms cercano. Puede no cumplir ningn orden probado o bien no ser determinante la certeza de ninguno. Puede ser una reaccin que no pertenezca a ningn orden, es decir, reaccin compleja.

MANEJO DE RESIDUOS Todos los residuos generados en la reaccin de yodacin de la acetona fueron depositados en un frasco de residuos que futuramente se les tratar. BIBLIOGRAFIA* LEVENSPIEL O. "Ingeniera de las Reacciones Qumicas". Ed. McGraw-Hill, Mxico (1988). Pp. 312-316* ALCAINA M.I., SORIANO E. "Prcticas de laboratorio. Ingeniera de la Reaccin Qumica". SPUPV - 94.123. Valencia (1994). Pp. 438-442* LEVENSPIEL O. "Ingeniera de las Reacciones Qumicas". Ed. McGraw-Hill, Mxico (2004). Pp. 217-220* SKOOG. WEST. HOLLER. CROUCH. Fundamentos de Qumica Analtica. Ed. Thomson. (2004). Pp. 511-515

4INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA SOBRE LA RAPIDEZ DE LA REACCINCINTICA DE YODACIN DE LA ACETONA

IntroduccinLa velocidad de reaccin, es el cambio en la concentracin de reactivos o productos con respecto al tiempo. Durante el curso de una reaccin, las molculas de reactivos son consumidas mientras se forman las molculas de productos. Como resultado de esto se puede seguir el proceso de la reaccin monitoreando ya sea la disminucin en la concentracin de reactivos, o el aumento en la concentracin de productos. En trminos de la teora de las colisiones de la cintica qumica es de esperarse que la velocidad de una reaccin sea directamente proporcional al nmero de colisiones moleculares por segundo o a la frecuencia de colisiones moleculares, lo que explica la dependencia de la velocidad de reaccin con relacin a la concentracinLos choques efectivos dependen de la naturaleza de los reactivos y su concentracin, la orientacin cuando ocurre el choque y la temperatura que afecta la energa cintica de las molculas. Solamente las molculas que se mueven rpidamente (alta energa cintica)pueden reaccionar. De hecho, para reaccionar las molculas que estn envueltas en el choque deben tener cierto valor mnimo de energa cintica que pueda transformarse en energa potencial. La energa mnima que deben tener las molculas para que el choque sea efectivo se conoce como la Energa De Activacin de reaccin. As, procesos con baja energa de activacin ocurren rpidamente, en cuanto procesos con elevada energa de activacin ocurren ms lentamente. Cuanto mayor la energa de activacin, menos probable ser la transformacin de reactivos en productos.Arrhenius sugiere que estos factores estn relacionados a travs de la ecuacin

Esta ecuacin se utiliza para determinar la energa de activacin usando la variacin dela constante especfica de rapidez (k) como funcin de temperatura

DATOS, CLCULOS Y RESULTADOS1. Registrar los datos experimentales de absorbancia y concentracin de la curva patrn en la tabla 1 (obtenidos en la experiencia Conocimiento de tcnicas analticas).

Algoritmo de clculoa) Determinar la concentracin de yodo en cada tiempo y temperatura, a partir dela curva patrn.

Registrar loa datos en la tabla 2.

a) Explicar en qu consiste en mtodo integral para determinar, el orden de reaccin y la constante de rapidez a cada temperatura con la informacin de la tabla 2.

b) Explicar cmo se obtiene la energa de activacin y el factor pre-exponencial utilizando la ecuacin de Arrhenius (mtodo grfico y analtico).

TABLAS 2Temperatura: 24.2 C = 400 nmt(seg)| Abs| C| Ln( C )| 1/C|1,00| 1,77| 1,56| 0,45| 0,64|2,00| 1,46| 1,29| 0,25| 0,78|3,00| 1,32| 1,16| 0,15| 0,86|4,00| 1,25| 1,11| 0,10| 0,90|5,00| 1,12| 0,99| -0,01| 1,01|6,00| 0,90| 0,80| -0,23| 1,26|7,00| 0,66| 0,58| -0,55| 1,73|8,00| 0,49| 0,43| -0,84| 2,32|9,00| 0,29| 0,26| -1,35| 3,85|10,00| 0,18| 0,16| -1,84| 6,29|11,00| 0,05| 0,05| -3,06| 21,36|

t(seg)| Abs| C| Ln( C )| 1/C|1,00| 1,76| 1,56| 0,44| 0,64|2,00| 1,56| 1,38| 0,32| 0,72|3,00| 1,26| 1,11| 0,10| 0,90|4,00| 1,14| 1,00| 0,00| 1,00|5,00| 0,88| 0,77| -0,26| 1,29|6,00| 0,60| 0,53| -0,63| 1,89|7,00| 0,38| 0,33| -1,10| 2,99|8,00| 0,20| 0,18| -1,73| 5,66|9,00| 0,17| 0,15| -1,92| 6,82|10,00| 0,05| 0,05| -3,06| 21,36|Temperatura: 30 C = 400 nm

t(seg)| Abs| C| Ln( C )| 1/C|1,00| 1,91| 1,69| 0,52| 0,59|2,00| 1,60| 1,42| 0,35| 0,71|3,00| 1,21| 1,07| 0,06| 0,94|4,00| 0,80| 0,70| -0,35| 1,42|5,00| 0,43| 0,38| -0,98| 2,66|6,00| 0,11| 0,10| -2,34| 10,39|7,00| 0,052| 0,05| -3,08| 21,77|Temperatura: 39C = 400 nm

TABLA 3. T( C)| T (K)| 1/T| K| In K|20,00| 293,15| 3,41E-03| 1,26| 0,23|33,00| 306,15| 3,27E-03| 1,57| 0,45|39,00| 312,15| 3,20E-03| 3,02| 1,11|

Anlisis de resultados:El grafico de la figura 7 tiene la forma de la ecuacin de la recta (y = mx +b):y=lnk m=-EaR y=1T b=lnA

Ea=-mR A=eb

1. De qu orden es la reaccin?Despus del anlisis grfico, determinamos que el orden de reaccin es cero, debido a que el coeficiente decorrelacin es el ms cercano o igual a uno.2. Cmo cambia la constante de rapidez de reaccin con la temperatura?La constante de rapidez aumenta conforme aumenta la temperatura3. Qu valor tiene la energa de activacin? Cules son sus unidades?

Ea=35429.27 J mol-1

Sus unidades son de energa sobre cantidad de materia, Joule/mol4. Qu valor tiene el factor pre-exponencial? Cules son sus unidades?

A=686251.8722 M s-1

Sus unidades son de concentracin sobre tiempo, mol/litro segundoConclusiones:* El aumento de la temperatura aumenta la rapidez de reaccin debido a que el nmero de las colisiones de las especies reaccionantes aumenta. La teora de a Arrhenius solo se aplica para reacciones de una sola etapa.* La rapidez de la reaccin disminuye a medida que la barrera energtica aumenta. Cuando la energa de activacin aumenta, la velocidad de reaccin disminuye.* El factor pre-exponencial refleja el nmero de choques efectivos que tienen las molculas de los reactivos.Bibliografa:Chang R., Fisicoqumica, Mc Graw Hill, 3a Edicin, 2008, pp. 475-479.

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7 Practicas Lab 2