INSTITUTO POLITCNICO NACIONALUNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGAINGENIERA FARMACUTICA___________________________________________________________________________________LABORATORIO DE FISICOQUMICAPrctica No. XICintica de la halogenacin de la acetona.

Integrantes:Montes Ortega Luis ngel.Ramrez Chvez Rosalba.Ruz Hernndez Gustavo.

Grupo:3FM5EQUIPO 2Profesor:Emma Bolaos Valerio.Alfonso Xotlanihua Flores.

Fecha de entrega: 27 de noviembre de 2013.

PRCTICA XI. CINTICA 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.INTRODUCCIN. 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 + bBcC + 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:

Donde:: 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 .

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

101900

20.518.50.250.224

31180.50.58

41.517.50.750.816

521710.958

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

60.251.002.006.750.340478650.2328250140.001

70.501.002.006.500.68095730.2328250140.001

80.251.001.007.750.340478650.2328250140.0005

3. Interpolar los valores de absorbancia en la curva tipo y determinar la concentracin de yodo para cada tiempo.

Tabla 3 Abosrbancia a 460 nm de cada una de las disoluciones

Tiempo (s)Tubo 1Tubo 2Tubo 3Tubo 4Tubo 5Tubo 6Tubo 7Tubo 8

150.9221.0690.8220.8650.9230.890.9710.452

300.9131.0320.7370.7469100.8640.931429

450.9041.0310.6520.6210.8970.8410.880.407

600.8961.0090.5670.4930.8840.8170.8490.384

750.8880.9880.4920.3670.8710.7930.810.362

900.880.9650.4010.2420.8580.7690.7580.339

1050.8710.9420.3180.1230.8450.7450.7140.326

1200.8630.9170.2370.8310.720.6690.294

1350.8550.8990.1570.8180.6960.6620.271

1500.8470.8690.8050.6710.5730.248

1650.890.8450.7920.6470.5210.225

1800.8320.820.7790.6230.4710.202

1950.8230.7970.7660.5990.420.179

2100.8150.6990.7530.5760.3770.156

2250.8060.6730.740.5530.3310.133

2400.7970.6480.7270.530.2830.109

2550.7890.6220.7140.5070.263

2700.7810.5950.7010.4830.189

2850.7730.5760.6880.4610.142

3000.7630.5460.6740.434

3150.7540.5220.6470.406

3300.7450.4990.6340.38

3450.7360.4740.6210.353

3600.7240.4480.6080.326

3750.7190.4270.5940.3

3900.710.3980.580.275

4050.7010.3610.5670.25

4200.6930.4210.5530.224

4350.6840.3420.540.175

4500.6760.3610.5270.151

4650.6580.3710.5150.13

4800.650.2620.5020.109

4950.6410.2750.49

5100.6320.2480.477

5250.6230.2240.464

5400.6150.2050.451

5550.6060.1760.438

5700.5970.1530.425

5850.5890.130.412

6000.580.1070.399

6150.5720.386

6300.5630.373

6450.5540.359

6600.5460.345

6750.5370.332

6900.5280.314

7050.520.302

7200.5110.287

7350.5020.272

7500.4990.257

7650.4850.242

7800.4760.228

7950.4670.219

8100.4580.199

8250.4490.185

8400.440.171

8550.4310.157

8700.4220.144

8850.4130.131

9000.4030.118

0.3950.105

0.385

0.376

0.367

0.358

0.349

0.34

0.331

0.322

0.312

0.303

0.294

0.285

0.276

0.267

0.257

0.248

0.239

0.23

0.22

Tabla 4. Cintica de las concentraciones de los tubos 1-8

Tiempo (s)Tubo 1Tubo 2Tubo 3Tubo 4Tubo 5Tubo 6Tubo 7Tubo 8

1.50E+019.05E-041.05E-038.05E-048.48E-049.06E-048.73E-049.54E-044.37E-04

3.00E+018.96E-041.03E-037.21E-047.30E-048.93E-048.47E-049.14E-044.14E-04

4.50E+018.87E-041.01E-036.36E-046.05E-048.80E-048.24E-048.63E-043.92E-04

6.00E+018.79E-049.92E-045.51E-044.77E-048.67E-048.00E-048.32E-043.69E-04

7.50E+018.71E-049.71E-044.76E-043.52E-048.54E-047.77E-047.93E-043.47E-04

9.00E+018.63E-049.48E-043.86E-042.27E-048.41E-047.53E-047.42E-043.24E-04

1.05E+028.54E-049.25E-043.03E-041.09E-048.28E-047.29E-046.98E-043.11E-04

1.20E+028.46E-049.00E-042.22E-048.14E-047.04E-046.53E-042.79E-04

1.35E+028.38E-048.82E-041.43E-048.01E-046.80E-046.46E-042.56E-04

1.50E+028.30E-048.52E-047.88E-046.55E-045.57E-042.33E-04

1.65E+028.23E-048.28E-047.76E-046.31E-045.05E-042.10E-04

1.80E+028.15E-048.03E-047.63E-046.07E-044.56E-041.87E-04

1.95E+028.06E-047.81E-047.50E-045.83E-044.05E-041.64E-04

2.10E+027.98E-047.56E-047.37E-045.60E-043.62E-041.42E-04

2.25E+027.89E-047.26E-047.24E-045.37E-043.16E-041.19E-04

2.40E+027.81E-047.08E-047.11E-045.14E-042.68E-049.47E-05

2.55E+027.73E-046.83E-046.98E-044.91E-042.48E-04

2.70E+027.65E-046.57E-046.85E-044.68E-041.74E-04

2.85E+027.57E-046.32E-046.72E-044.46E-041.28E-04

3.00E+027.47E-046.06E-046.58E-044.19E-04

3.15E+027.38E-045.79E-046.31E-043.91E-04

3.30E+027.29E-045.54E-046.18E-043.65E-04

3.45E+027.20E-045.30E-046.05E-043.38E-04

3.60E+027.08E-045.06E-045.92E-043.11E-04

3.75E+027.03E-044.83E-045.78E-042.85E-04

3.90E+026.94E-044.59E-045.64E-042.60E-04

4.05E+026.85E-044.33E-045.51E-042.35E-04

4.20E+026.77E-044.12E-045.37E-042.09E-04

4.35E+026.68E-043.83E-045.24E-041.60E-04

4.50E+026.60E-043.54E-045.11E-041.37E-04

4.65E+026.42E-043.49E-044.99E-041.16E-04

4.80E+026.34E-043.47E-044.86E-049.47E-05

4.95E+026.25E-042.60E-044.74E-04

5.10E+026.16E-042.33E-044.62E-04

5.25E+026.07E-042.09E-044.49E-04

5.40E+025.99E-041.91E-044.36E-04

5.55E+025.90E-041.61E-044.23E-04

5.70E+025.81E-041.39E-044.10E-04

5.85E+025.73E-041.16E-043.97E-04

6.00E+025.64E-049.27E-053.84E-04

6.15E+025.56E-043.71E-04

6.30E+025.47E-043.58E-04

6.45E+025.38E-043.44E-04

6.60E+025.30E-043.30E-04

6.75E+025.21E-043.17E-04

6.90E+025.12E-042.99E-04

7.05E+025.04E-042.87E-04

7.20E+024.95E-042.72E-04

7.35E+024.86E-042.57E-04

7.50E+024.83E-042.42E-04

7.65E+024.69E-042.27E-04

7.80E+024.61E-042.13E-04

7.95E+024.52E-042.04E-04

8.10E+024.43E-041.84E-04

8.25E+024.34E-041.70E-04

8.40E+024.25E-041.56E-04

8.55E+024.16E-041.43E-04

8.70E+024.07E-041.30E-04

8.85E+023.98E-041.17E-04

9.00E+023.88E-041.04E-04

9.15E+023.80E-049.07E-05

9.30E+023.70E-04

9.45E+023.61E-04

9.60E+023.52E-04

9.75E+023.43E-04

9.90E+023.34E-04

1.01E+033.25E-04

1.02E+033.16E-04

1.04E+033.07E-04

1.05E+032.97E-04

1.07E+032.88E-04

1.08E+032.79E-04

1.10E+032.70E-04

1.11E+032.61E-04

1.13E+032.52E-04

1.14E+032.42E-04

1.16E+032.33E-04

1.17E+032.24E-04

1.19E+032.15E-04

4. 5. 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.

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

10.0000006-14.32633618

20.000002-13.12236338

30.000006-12.02375109

40.000008-11.73606902

50.0000009-13.92087107

60.0000017-13.28488231

70.000003-12.71689827

80.0000015-13.41004545

7. Graficar los valores de log de la concentracin de [H+] contra (resultados de los tubos 1-4).Tabla 6. Clculo del orden parcial con respecto al cido.

Tubo [H]log [H]

10.0232825-3.760053-14.32633618

20.046565-3.066906-13.12236338

30.11641251-2.150615-12.02375109

40.23282501-1.457468-11.73606902

Grfica 3. Determinacin del orden parcial de reaccin con respecto al cido.

8. Graficar los valores de log de la concentracin de acetona contra de (resultados de los tubos 4-7).

Tabla 7. Clculo del orden parcial con respecto a la acetona.

Tubo[Acetona]log [Ac]

41.36191460.3088915-11.73606902

50.16342975-1.811372-13.92087107

60.34047865-1.077403-13.28488231

70.6809573-0.384256-12.71689827

Grfica 4. Determinacin del orden parcial de reaccin con respecto a la acetona

Graficar los valores de log de la concentracin de yodo contra de (resultados de los tubos 6 y 8). Tabla 8. Clculo del orden parcial con respecto al yodo.

Tubo[Yodo]log [y]

60.001-6.907755-13.28488231

80.0005-7.600902-13.41004545

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.

ANLISIS DE RESULTADOS.Se realiz la reaccin de halogenacion de la acetona con yodo, cuya cintica es lenta en condiciones normales, y acelerada considerablemente en condiciones cidas. En disolucin acuosa la reaccin de yodacin de la acetona (2-propanona) catalizada por cido puede describirse como:

Para la determinacin de la ecuacin cintica de la reaccin se emple el mtodo de aislamiento de Ostwald, que para mantener constante la concentracin de un reactivo, normalmente este se utiliza en gran exceso, de forma que su concentracin no vari prcticamente al transcurrir la reaccin. Para una reaccin dada A+BProductos.Si [B]>>> [A] [B]= cte k = k [B]bLa velocidad depende de la concentracin de ms de un reactivo.En la reaccin de halogenacin de acetona se utiliz un exceso de acetona y de cido respecto a la concentracin de yodo presente. Las concentraciones de acetona y de cido permanecen prcticamente constantes durante la reaccin.

En la prctica, se utiliza yodo metlico y yoduro de potasio para preparar la solucin de yodo, ya que esta mezcla produce una tintura en soluciones de alcohol o agua o la mezcla de ambas y esto nos permita mediar la absorbancia de la concentracin de la solucin en el espectrofotmetro.Leyes integradas para un slo reactante, consideran la obtencin de la ley de velocidad para reacciones de tipo A B, es decir en que la velocidad se puede expresar en trmino de la concentracin de un nico reactivo. Representando [A] en funcin del tiempo se obtendr una recta pendiente k (vase figura 1).

Figura 1. Concentracin contra tiempo.Representando Ln[A] en funcin del tiempo se obtendr una recta pendiente k. (vase figura 2).

Figura 2. Concentracin contra tiempo.

De acuerdo con el tratamiento de los datos, en las tablas 6, 7 y 8, la reaccin de halogenacin de la acetona es: De orden cero, es decir es independiente con respecto al yodo (halgeno).

De primer orden con respecto al cido clorhdrico (ion hidrxido).

De primer orden con respecto a la acetona.

Lo que significa que el estado de transicin del paso determinante de la reaccin contiene a la acetona y el hidrxido, pero no al halgeno, que debe participar en una reaccin rpida posterior al paso determinante de la reaccin.

Figura 3. Perfil de estado de una reaccin.Las grficas 9, 10 y 11 se linealizar para determinar el valor de la pendiente cuyo valor ser igual al valor de las constantes a, b y c que son los rdenes parciales de cada reaccin. Por lo tanto el orden total de la reaccin se determina mediante la suma de los rdenes parciales.

Para los valores obtenidos se tiene que el orden global de la reaccin es de 1 utilizando acetona, cido clorhdrico y yodo como reactivos; y una vez determinados los valores de a, b, y c, es posible determinar la constante de velocidad, igual a .

Uno de los principales factores que pueden alterar la velocidad de reaccin de la halogenacion de la acetona es la concentracin de la solucin ya que al aumentarla se aumenta la concentracin de la misma y por lo tanto la reaccin es ms rpida.El siguiente esquema satisface los requerimientos cinticos para la reaccin de halogenacin de la acetona:

Esquema 1. Velocidad de reaccin de halogenacin de la acetona.Otro factor que altera la velocidad con que se lleva a cabo la reaccin, es la temperatura ya que si esta se incrementa aumenta la energa cintica, provocando el aumento de la velocidad.Las reacciones qumicas presentan cinco tipos de comportamiento para la relacin temperatura-velocidad de reaccin. (Vase figura 3).

Figura 4. Velocidad de reaccin en funcin de la temperatura: diferentes comportamientos.El comportamiento representado por la grafica es caracterstico de la mayor parte de las reacciones, la velocidad de la reaccin aumenta de una manera continua al aumentar la temperatura. Los resultados experimentales en cintica qumica, observan este tipo de comportamiento.Puesto que la temperatura no afecta mucho la concentracin, la constante de velocidad de reaccin debe aumentar al elevarse la temperatura. La constante de velocidad y por tanto la velocidad aumenta con la temperatura. Como regla general un aumento de 10 grados en la temperatura duplica la velocidad de reaccin. Arrhenius encontr que la mayor parte de los datos de velocidades de reaccin obedecen la siguiente ecuacin.

Donde:: constante de velocidad. energa de activacin. constante de los gases.: temperatura absoluta. : factor de frecuencia, se puede suponer constante con la temperatura.

CONCLUSIONES.En la cintica de halogenacin de la acetona podemos concluir que la reaccin es de orden cero con respecto al yodo, y de primer orden con respecto al cido clorhdrico y a la acetona, mientras que la constante de velocidad, es igual a .Con base en los resultados obtenidos se puede decir que el cido clorhdrico es un catalizador adecuado para fijar la ley de la velocidad inicial, es decir, el orden de la reaccin con respecto a la acetona, el ion hidrogeno el yodo, y la constante de velocidad.Para obtener resultados ms precisos se sugiere exactitud al tomar lecturas del tiempo ya que algunas reacciones de formacin de color son muy rpidas y otras muy lentas. Esto se debe a que algunas especies coloreadas experimentan desvanecimientos debidos a la descomposicin por la luz y/o por reposo, por lo que lo ideal es agilizar la reaccin para estabilizarla.

Verificar la adicin correcta de reactivos al preparar las diluciones, para evitar variaciones en la disminucin del color al transcurrir el tiempo afectando las mediciones de absorbancia, as como la longitud de onda.La velocidad de halogenacin de la acetona es independiente de la concentracin del yodo, pero se debe tener control para no tener exceso ya que puede existir variacin en la absorcin y perjudicar la precisin.En la industria farmacutica, la cintica qumica permite lograr estabilidad en los medicamentos, la prediccin de su vida til y definir las condiciones de conservacin de los mismos.

REFERENCIAS.Velzco, J. R. (s.f.). Determinacin de la constante de velocidad de la reaccin. . Recuperado el 16 de noviembre de 2013, de http://experimentacion-qf.webs.com/ferrocianuro/files/Ferro_persultafo.pdfClara Gmez et al. (2009-2010). Cintica. Recuperado el 27 de noviembre de 2013, de http://ocw.uv.es/ciencias/1-1/1teo_cinetica_nuevo.pdfGarric., M. (1979). Qumica General. Barcelona, Espaa: Revert.UNAM. (s.f.). Teora del estado de transicin. Recuperado el 27 de noviembre de 2013, de http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Teoria2_354.pdfUSAL. (s.f.). Influencia de la temperatura sobre la velodad de reaccion. Recuperado el 27 de noviembre de 2013, de http://web.usal.es/~jmcsil/biblioteca/fisicoquimica/capitulo22/parte2.pdfMEMORIA DE CLCULO.Tabla 1. Disoluciones para la curva tipo.

Grfica 13. Construccin de la curva tipo.Concentracin molar del yodo.

Tabla 2. Concentraciones iniciales de las 3 sustancias.Acetona:

cido clorhdrico pureza del 36%:

Yodo:

Tabla 4. Concentracin de yodo (mmol/L) de cada una de las disoluciones (Interpolacin).