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Grupo fucsiaCINTICA DE LA HALOGENACIN DE LA ACETONA.OBJETIVOS. Determinar el orden de reaccin para la cintica de halogenacin de la acetona. Determinar el efecto de la concentracin de cido y de acetona sobre la cintica de halogenacin de la acetona. Determinar la constante de velocidad para la reaccin de halogenacin de la acetona.
ANTECEDENTES.En los estudios de cintica qumica es importante determinar la expresin de velocidad que dar la concentracin de uno o ms de los reactivos o productos como una funcin del tiempo y obtener la constante de velocidad k. En ella se intenta seguir su curso por medio del cambio de alguna propiedad fsica como puede ser presin, absorbancia, conductividad, ndice de refraccin, ngulo de rotacin de la luz polarizada, pH, etc.
La cintica qumica, como ya se seal antes, estudia el cambio de una concentracin de reactivos o de productos con el transcurrir del tiempo. Tal cambio se puede expresar mediante una ecuacin diferencial donde aparece la velocidad de la reaccin qumica. Dicha velocidad se define como la tasa de cambio de la concentracin de una especie con el tiempo.
Las reacciones qumicas se denominan homogneas, cuando ocurren en una sola fase, y heterogneas, cuando ocurren entre especies que se encuentran en diferentes fases. Las reacciones homogneas en disolucin acuosa, como por ejemplo:
aA + bB cC + dD
No ocurren, habitualmente, en un solo paso, sino en varios, como ocurre, prcticamente, en todas las reacciones que incluyen ms de dos molculas reactantes.
El conjunto de todos los pasos elementales se conoce como el mecanismo de reaccin. Uno de los objetivos principales de la cintica qumica es obtener informacin para ayudar al esclarecimiento de los mecanismos de reaccin, que son fundamentales para la comprensin de los procesos qumicos.
Experimentalmente, se encuentra que la velocidad de reaccin es proporcional a la concentracin de los reactivos elevada a unos exponentes, que suelen ser nmeros enteros sencillos. Esto nos lleva a una expresin de la velocidad del tipo:
Dnde:: Constante de velocidad.Exponentes , y : rdenes parciales con respecto a cada reactivo. La suma de ellos es el orden total de la reaccin. Estos valores pueden determinarse experimentalmente, al igual que el valor de . El orden de la reaccin aparente con respecto a la especie que interesa se puede obtener por una variedad de mtodos que miden concentraciones a diferentes tiempos.
(A)
La ecuacin (A) se puede integrar fcilmente para diferentes valores de p, y, mediante una representacin grfica apropiada, puede obtener se el valor de p que mejor reproduce los datos experimentales. Una vez determinado el valor de p puede calcularse el valor de la constante .
MATERIALES Y REACTIVOS.MaterialesMaterialCantidadMaterialCantidad
Tubo de ensayo c/ tapn13Pipeta 1ml1
Gradilla2Pipeta 10 ml1
Pipeta 5ml1Vaso de precipitados (80ml)3
Espectrofotmetro UV-VIS1Vaso de precipitados(100ml)3
Matraz aforado (100ml)2Varilla de vidrio1
Hornilla trmica1Agitador magntico1
ReactivosAcetonaYoduro de potasio
Agua destiladaYoduro metlico
Acido clorhdrico
PROCEDIMIENTO.
disolver 0.5076 g de yodo metlico y 1.6030 g de yoduro de potasio en 100 ml de agua destilada (solucin de yodo 0.02 M)Tomar 25 ml de sta solucin y llevarlos a 100 ml con agua destilada en un matraz aforado (solucin de yodo 510-3 M).
Preparacin de la curva tipo.
Preparar 5 tubos de ensayo variando las cantidades en ml de Yodo, agua destilada, manteniendo ctte el HCl1 tubo: 0 ml Yodo, 1 ml de HCl, 9,0 ml de agua destilada2 tubo: 0.5 ml Yodo, 1 ml de HCl, 8.5 ml de agua destilada
3 tubo:1. 0 ml Yodo, 1 ml de HCl, 8,0 ml de agua destilada
4 tubo: 1.5 ml Yodo, 1 ml de HCl, 7,5 ml de agua destilada
5 tubo: 2.0 ml Yodo, 1 ml de HCl, 7,0 ml de agua destilada
Leer la absorbancia de cada tubo a 460 nmGraficar los datos y encontrar la concentracin molar
Determinacin de la cintica de reaccin:
Preparar 8 tubos de ensayo variando las cantidades en ml de acetona, Yodo, agua destilada, manteniendo cate el HCl
2: 2 ml Yodo, 0,20 ml de HCl, 6,80 ml de agua destilada,1 ml acetona
4: 2 ml Yodo,1,0 ml de HCl, 6,00 ml de agua destilada,1 ml acetona
6: 2 ml Yodo, 1.0ml de HCl, 6,75 ml de agua destilada,0.25 ml acetona
8: 2 ml Yodo, 1.0ml de HCl, 7.75 ml de agua destilada,0.25 ml acetona
Adicionar el yodo al momento de hacerla muestra, batir e introducir en el espectrofotmetro calibrada a 0 y 460 nmTomar datos cada 15 segundos durante 20 mnts para cada tuboRegistrar los datos y hacer el tratamiento de los datos
RESULTADOS. 1. Preparacin de la curva tipo.Tabla 1. Disoluciones para la curva tipo.
TuboSolucin de yodo (mL)Solucin de HCl (mL)Agua destilada (mL)Concentracin molar de yodo (mmol/L)A460
10190-1.118
20.518.50.25-0.946
31180.50.446
41.517.50.750.485
521710.727
2. Determinacin de la cintica de reaccin.Tabla 2. Concentraciones iniciales de las 3 sustancias.
TuboAcetona (mL)Solucin de cido (mL)Solucin de yodo (mL)Agua destilada (mL)Concentracin acetona [M]Concentracin cido [M]Concentracin yodo [M]
11.000.102.006.901.36191460.0232825010.001
21.000.202.006.801.36191460.0465650030.001
31.000.502.006.501.36191460.1164125070.001
41.001.002.006.001.36191460.2328250140.001
50.121.002.006.880.163429750.2328250140.001
60.251.001.007.750.340478650.2328250140.0005
3. Interpolar los valores de absorbancia en la curva tipo y determinar la concentracin de yodo para cada tiempo. Absorbancia
Tiempo(s)Tubo 1Tubo 2Tubo 3Tubo 4Tubo 5Tubo 8
00,4850,5230,5470,3850,4520,152
150,480,520,5460,3830,4480,151
300,4820,5250,5470,3830,4440,149
450,4850,5280,5470,3830,4480,15
600,4870,5270,5470,3810,4490,15
750,4870,5280,5480,3810,4490,149
900,4860,5290,5470,380,4480,149
1050,4860,5270,5470,3790,4450,147
1200,4870,5280,5460,3780,4450,147
1350,4870,5290,5460,3770,4460,147
1500,4870,5290,5460,3750,4480,147
1650,4870,5290,5450,3740,4490,146
1800,4860,5290,5450,3720,4460,145
1950,4870,5280,5450,3710,4450,144
2100,4880,5290,5440,3690,4450,143
2250,4870,5290,5440,3670,4460,143
2400,4870,5290,5430,3660,4460,143
2550,4880,5290,5420,3650,4450,142
2700,4870,5290,5420,3630,4450,141
2850,4880,5290,5410,3610,4450,141
3000,4880,5290,540,360,4450,14
3150,4880,5290,5390,3580,4440,139
3300,4880,5290,5390,3560,4440,139
3450,4880,530,5380,3540,4450,138
3600,4880,5290,5380,3520,4450,137
3750,4890,5290,5370,350,4440,136
3900,4880,5290,5360,3480,4440,136
4050,4880,5290,5350,3460,4430,135
4200,4880,5290,5340,3450,4430,134
4350,4880,5290,5340,3430,4430,133
4500,4880,5290,5330,3410,4420,132
4650,4880,5290,5320,3390,4410,131
4800,4880,5290,5310,3370,4410,13
4950,4880,5290,5310,3350,4410,13
5100,4880,5290,530,3330,440,129
5250,4880,5290,5290,330,440,128
5400,4880,5290,5280,3290,4390,127
5550,4880,5290,5270,3270,4390,127
5700,4880,5280,5260,3240,4380,126
5850,4880,5280,5260,3220,4370,125
6000,4880,5280,5250,320,4370,124
6150,4880,5280,5240,3180,4370,123
6300,4880,5280,5240,3160,4360,123
6450,4880,5280,5220,3130,4360,122
6600,4880,5280,5210,3110,4350,121
6750,4880,5280,520,3090,4350,12
6900,4880,5270,520,3070,4340,119
7050,4880,5270,5190,3050,4340,118
7200,4870,5270,5190,3020,4330,118
7350,4880,5270,5170,30,4330,117
7500,4870,5270,5180,2970,4320,116
7650,4870,5260,5170,2950,4320,115
7800,4870,5260,5160,2920,4310,114
7950,4870,5260,5150,290,4310,113
8100,4870,5260,5140,2880,430,113
8250,4870,5260,5130,2850,430,112
8400,4870,5250,5120,2830,4290,111
8550,4860,5250,5110,2810,4290,11
8700,4870,5250,510,2780,4280,109
8850,4860,5250,5090,2750,4280,108
9000,4860,5250,5080,2730,4270,107
Tabla 4. Cintica de las concentraciones de los tubos
TiempoTubo 1Tubo 2Tubo 3Tubo 4Tubo 5Tubo 8
[C][C][C][C][C][C]
01,552821711,589923841,613356771,455184531,520601451,2276899
151,547939861,586994731,612380391,453231791,516695961,22671353
301,54989261,591876591,613356771,453231791,512790471,22476079
451,552821711,59480571,613356771,453231791,516695961,22573716
601,554774461,593829331,613356771,451279051,517672331,22573716
751,554774461,59480571,614333141,451279051,517672331,22476079
901,553798091,595782071,613356771,450302681,516695961,22476079
1051,553798091,593829331,613356771,44932631,513766841,22280805
1201,554774461,59480571,612380391,448349931,513766841,22280805
1351,554774461,595782071,612380391,447373561,514743211,22280805
1501,554774461,595782071,612380391,445420821,516695961,22280805
1651,554774461,595782071,611404021,444444441,517672331,22183167
1801,553798091,595782071,611404021,44249171,514743211,2208553
1951,554774461,59480571,611404021,441515331,513766841,21987893
2101,555750831,595782071,610427651,439562591,513766841,21890256
2251,554774461,595782071,610427651,437609841,514743211,21890256
2401,554774461,595782071,609451281,436633471,514743211,21890256
2551,555750831,595782071,608474911,43565711,513766841,21792619
2701,554774461,595782071,608474911,433704351,513766841,21694981
2851,555750831,595782071,607498541,431751611,513766841,21694981
3001,555750831,595782071,606522161,430775241,513766841,21597344
3151,555750831,595782071,605545791,42882251,512790471,21499707
3301,555750831,595782071,605545791,426869751,512790471,21499707
3451,555750831,596758451,604569421,424917011,513766841,2140207
3601,555750831,595782071,604569421,422964261,513766841,21304433
3751,55672721,595782071,603593051,421011521,512790471,21206796
3901,555750831,595782071,602616681,419058781,512790471,21206796
4051,555750831,595782071,60164031,417106031,51181411,21109158
4201,555750831,595782071,600663931,416129661,51181411,21011521
4351,555750831,595782071,600663931,414176921,51181411,20913884
4501,555750831,595782071,599687561,412224171,510837731,20816247
4651,555750831,595782071,598711191,410271431,509861361,2071861
4801,555750831,595782071,597734821,408318691,509861361,20620972
4951,555750831,595782071,597734821,406365941,509861361,20620972
5101,555750831,595782071,596758451,40441321,508884981,20523335
5251,555750831,595782071,595782071,401484091,508884981,20425698
5401,555750831,595782071,59480571,400507711,507908611,20328061
5551,555750831,595782071,593829331,398554971,507908611,20328061
5701,555750831,59480571,592852961,395625851,506932241,20230424
5851,555750831,59480571,592852961,393673111,505955871,20132787
6001,555750831,59480571,591876591,391720371,505955871,20035149
6151,555750831,59480571,590900211,389767621,505955871,19937512
6301,555750831,59480571,590900211,387814881,50497951,19937512
6451,555750831,59480571,588947471,384885761,50497951,19839875
6601,555750831,59480571,58797111,382933021,504003121,19742238
6751,555750831,59480571,586994731,380980281,504003121,19644601
6901,555750831,593829331,586994731,379027531,503026751,19546963
7051,555750831,593829331,586018361,377074791,503026751,19449326
7201,554774461,593829331,586018361,374145671,502050381,19449326
7351,555750831,593829331,584065611,372192931,502050381,19351689
7501,554774461,593829331,585041981,369263821,501074011,19254052
7651,554774461,592852961,584065611,367311071,501074011,19156415
7801,554774461,592852961,583089241,364381961,500097641,19058778
7951,554774461,592852961,582112871,362429211,500097641,1896114
8101,554774461,592852961,58113651,360476471,499121271,1896114
8251,554774461,592852961,580160121,357547351,499121271,18863503
8401,554774461,591876591,579183751,355594611,498144891,18765866
8551,553798091,591876591,578207381,353641871,498144891,18668229
8701,554774461,591876591,577231011,350712751,497168521,18570592
8851,553798091,591876591,576254641,347783641,497168521,18472955
9001,553798091,591876591,575278271,345830891,496192151,18375317
4. Construir para cada caso la grfica de tiempo (eje x) contra concentracin de yodo (eje y). Grfica 2. Cintica de halogenacin de la acetona de os tubos 1-8.
Tubo 6 (verde)Tubo 1 (celeste)
y = -5E-05x + 1,2295y = 2E-06x + 1,5542
R = 0,9939R = 0,1128
Tubo 4 (amarillo)Tubo 2 (naranja)
y = -0,0001x + 1,4645y = -2E-06x + 1,5952
R = 0,9881R = 0,0525
Tubo 5 (azul)Tubo 3 (violeta)
y = -2E-05x + 1,5196y = -5E-05x + 1,6186
R = 0,9353R = 0,9796
5. 6. Determinar para cada caso los valores de , mediante regresin lineal de las grficas anteriores. Tabla 5. Valores de las pendientes en la regresin lineal.
tubo
12E-06-13.122363
22E-06-13.122363
35E-05-9.9034876
40,0001-9.2103404
52E-05-10.819778
65E-05-9.9034876
7. Graficar los valores de ln de la concentracin de [H+] contra (resultados de los tubos 1-4).Tabla 6. Clculo del orden parcial con respecto al cido.
Tubo [H]ln [H]
10.0232825-3.760053-13.122363
20.046565-3.066906-13.122363
30.11641251-2.150615-9.9034876
40.23282501-1.457468-9.2103404
Grfica 3. Determinacin del orden parcial de reaccin con respecto al cido.
8. Graficar los valores de ln de la concentracin de acetona contra de (resultados de los tubos 4-6).
Tabla 7. Clculo del orden parcial con respecto a la acetona.
Tubo[Acetona]ln [Ac]
41.36191460.3088915-9.2103404
50.16342975-1.811372-10.819778
60.34047865-1.077403-9.2103404
Grfica 4. Determinacin del orden parcial de reaccin con respecto a la acetona
Graficar los valores de ln de la concentracin de yodo contra de (resultados de los tubos 5 y 6). Tabla 8. Clculo del orden parcial con respecto al yodo.
Tubo[Yodo]ln [y]
50.001-6.907755-10.819778
60.0005-6.907755-9.9034876
Grfica 5. Determinacin del orden parcial de reaccin con respecto al yodo.
DETERMINACIN DE LA LEY DE VELOCIDAD PARA LA REACCIN DE HALOGENACIN DE LA ACETONA.Podemos simplificar la ley de velocidad para la reaccin, obteniendo la siguiente expresin:
Obteniendo el logaritmo en ambos miembros de la ecuacin tenemos:
Si consideramos la concentracin de acetona y yodo constantes, podemos establecer la ecuacin simplificada siguiente:Orden parcial de reaccin con respecto al cido (HCl).
Orden parcial de reaccin con respecto a la acetona.
Orden parcial de reaccin con respecto al yodo.
Determinacin de la constante de velocidad
Orden Global de la Reaccin.
CONCLUSIONES. En el laboratorio se pudo obtener datos suficientes para poder calcular la constante de reaccin y el orden de la misma se podra decir que si se pudo verificar la cintica de la halogenacin de la acetona. Para poder obtener mejores resultados sera mejor trabajar con buretas puesto que mejorara la precisin de la experimentacin.REFERENCIAS. Manual de fisicoqumica versin final 2