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