Practica 11. cinética de halogenación de la acetona

1

Fisicoquímica Ambiental

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

Unidad Profesional Interdisciplinaria De Ingeniería Campus Zacatecas

2

Práctica No 11. Cinética de ”Cinética de halogenación

de la Acetona” Equipo 5:

Arturo Salases ChairezLucio Emanuel Torres González

María Hurtado TellesCynthia Laredo

3Cinética Química

Estudia las velocidades de las reacciones químicas

Estudiar los factores que afecten la velocidad de las reacciones

Comprender los mecanismos por los cuales producen las reacciones químicas

4Velocidad de reacción

5Factores que afecten Temperatura

Concentración

Medio

Catalizador

Tamaño de la partícula

6Mecanismos Un mecanismo de reacción es un conjunto de reacciones

elementales mediante las cuales se postula que transcurre una reacción química.

7Orden de una reacción El orden de reacción con respecto a un reactivo esta dado

experimentalmente y es el exponente de su termino de concentración

8Ley de la velocidad La ley de la velocidad expresa la reacción de la velocidad de

una reacción con la constante de la velocidad y la concentración de los reactivos .

9Ley de la velocidad La ley de la velocidad expresa la reacción de la velocidad de

una reacción con la constante de la velocidad y la concentración de los reactivos .

Método Experimental

10

RESULTADOS

14

15A460 nm

Tiempo

(s)1 2 3 4 5

0 0.402 0.422 0.430 0.379 0.62510 0.438 0.421 0.419 0.368 0.51820 0.438 0.421 0.412 0.360 0.47430 0.438 0.420 0.406 0.352 0.45440 0.441 0.419 0.399 0.344 0.44750 0.433 0.417 0.393 0.336 0.43060 0.438 0.417 0.390 0.327 0.41970 0.431 0.414 0.384 0.318 0.41780 0.430 0.414 0.378 0.310 0.40190 0.428 0.411 0.373 0.302 0390100 0.429 0.410 0.366 0.294 0.379110 0.428 0.408 0.362 0.286 0.370120 0.426 0.406 0.358 0.277 0.360130 0.424 0.406 0.351 0.268 0.350140 0.423 0.405 0.345 0.259 0.341150 0.419 0.403 0.340 0.249 0.329

Cuadro 1. Resultados de absorbancia a 460 nm para efecto de concentración de ácido

16A460 nm

Tiempo(s)

6 7 8 9

0 0.622 0.765 0.476 0.63310 0.600 0.692 0.463 0.56020 0.592 0.669 0.459 0.53430 0.592 0.659 0.456 0. 52540 0.595 0.656 0.455 0.51950 0.593 0.653 0.454 0.51260 0.591 0.649 0.451 0.51170 0.590 0.647 0.450 0.50980 0.590 0.641 0.450 0.50490 0.590 0.640 0.447 0.504

100 0.589 0.636 0.445 0.501110 0.591 0.632 0.442 0.500120 0.592 0.621 0.444 0.498130 0.584 0.622 0.440 0.495140 0.542 0.619 0.440 0.496150 0.591 0.615 0.436 0.492

Cuadro 2. Resultados de absorbancia a 460 nm para efecto de concentración de acetona

17A460 nm

Tiempo(s) 10 11 12 130 0.373 0.211 0.055 0.02610 0.352 0.202 0.069 0.02320 0.344 0.194 0.060 0.01930 0.330 0.189 0.054 0.01940 0.316 0.173 0.048 0.01950 0.308 0.163 0.042 0.02160 0.296 0.154 0.035 0.02370 0.285 0.141 0.021 0.01980 0.273 0.131 0.022 0.01990 0.262 0.122 0.023 0.020100 0.252 0.113 0.021 0.019110 0.240 0.102 0.023 0.020120 0.229 0.091 0.023 0.020130 0.218 0.081 0.021 0.019140 0.207 0.070 0.020 0.018150 0.195 0.061 0.020 0.018

Cuadro 3. Resultados de absorbancia a 460 nm para efecto de concentración de yodo

18

Discusión de Resultados

19Determinación de la curva tipo para I2

TuboVolumen

dedisolución de I2 (mL)

Volumen de

disolución de HCl(mL)

Volumen de agua(mL)

A460Volume

n dedisolució

n (mL)

Molaridad de I2

1 0.0 1.0 9.0 0 10 0

2 0.5 1.0 8.5 0.279

10 0.00025

3 0.75 1.0 8.25 0.326

10 0.000375

4 1.00 1.0 8.0 0.433

10 0.00050

5 1.25 1.0 7.75 0.557

10 0.000625

Cuadro 5. Concentración de I2, en cada una de las disoluciones de

la curva tipo

En el cuadro 5 se muestran las concentraciones obtenidas del yodo (molaridad) para los tubos del 1 al 5 obsérvese la relación con la absorbancia.

20

0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.00070

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0

0.2790.326

0.433

0.557

f(x) = 857.837837837838 x + 0.0187567567567568R² = 0.983378105062589

Curva tipo para I2Absorbancia Linear (Absorbancia)

Concentración de I2

Abso

rban

cia

(460

nm)

Gráfica 1. Concentración de yodo vs absorbancia.

La gráfica 1 muestra la tendencia de la absorbancia con respecto a la concentración, a través de este grafico se toma la ecuación característica a través de la cual es posible obtener la concentración de I2 para cada

tiempo de reacción.

I2

21

Molaridad de I2 para cada tiempo de reacción

Efecto Concentración de ácido Concentración de acetonaTiemp

o(s)

1 2 3 4 5 6 7 8

0 4.46 E -4 4.70 E -4 4.79 E -4 4.19 E -4 7.06 E -4 7.03 E -4 8.69 E -4 5.32 E -4

10 4.88 E -4 4.68 E -4 4.66 E -4 4.07 E -4 5.81 E -4 6.77 E -4 7.84 E -4 5.17 E -420 4.88 E -4 4.68 E -4 4.58 E -4 3.97 E -4 5.30 E -4 6.68 E -4 7.57 E -4 5.13 E -430 4.88 E -4 4.67 E -4 4.51 E -4 3.88 E -4 5.07 E -4 6.68 E -4 7.46 E -4 5.09 E -440 4.92 E -4 4.66 E -4 4.43 E -4 3.79 E -4 4.99 E -4 6.71 E -4 7.42 E -4 5.08 E -450 4.82 E -4 4.64 E -4 4.36 E -4 3.69 E -4 4.79 E -4 6.69 E -4 7.39 E -4 5.07 E -460 4.88 E -4 4.64 E -4 4.32 E -4 3.59 E -4 4.66 E -4 6.67 E -4 7.34 E -4 5.03 E -470 4.80 E -4 4.60 E -4 4.25 E -4 3.48 E -4 4.64 E -4 6.65 E -4 7.32 E -4 5.02 E -480 4.79 E -4 4.60 E -4 4.18 E -4 3.39 E -4 4.45 E -4 6.65 E -4 7.25 E -4 5.02 E -490 4.77 E -4 4.57 E -4 4.12 E -4 3.30 E -4 4.34 E -4 6.65 E -4 7.24 E -4 4.99 E -4

100 4.78 E -4 4.56 E -4 4.04 E -4 3.20 E -4 4.19 E -4 6.64 E -4 7.19 E -4 4.96 E -4

110 4.77 E -4 4.53 E -4 4 E -4 3.11 E -4 4.09 E -4 6.67 E -4 7.14 E -4 4.93 E -4120 4.74 E -4 4.51 E -4 3.95 E -4 3.00 E -4 3.97 E -4 6.68 E -4 7.02 E -4 4.95 E -4130 4.72 E -4 4.51 E -4 3.87 E -4 2.90 E -4 3.86 E -4 6.58 E -4 7.03 E -4 4.91 E -4140 4.71 E -4 4.50 E -4 3.80 E -4 2.80 E -4 3.75 E -4 6.09 E -4 6.99 E -4 4.91 E -4150 4.66 E -4 4.47 E -4 3.74 E -4 2.68 E -4 3.61 E -4 6.67 E -4 6.95 E -4 4.86 E -4

Cuadro 6. Concentraciones de I2

para cada tiempo de reacción (tubos 1 al 8)

En el cuadro 6-7 se muestran las concentraciones obtenida de yodo para cada tubo, en cada medición de la absorbancia de los tubos del 1 al 8 (nótese que no en todas existe la disminución de concentración como se esparaba)

22

Gráficas de concentración de I2 para efecto de ácido clorhídrico

23

0 20 40 60 80 100 120 140 1600.000435

0.00044

0.000445

0.00045

0.000455

0.00046

0.000465

0.00047

0.000475

f(x) = − 1.56686287309851E-07 x + 0.000471714867985803R² = 0.98164085450401

[I2] Tubo 2 vs Tiempo (s)

Tubo 2 Linear (Tubo 2)

Tiempo (s)

I2 (M

)Grafica 2. Concentración de I2 para el tubo 2

R2=0.9816 para el tubo 2 lo que destaca una buena tendencia lineal.

Concentración I2

T0=4.70 E -4T150=4.47 E -4

Diferencia de concentración I2 2.3 E -4

24

0 20 40 60 80 100 120 140 1600.00036

0.00038

0.0004

0.00042

0.00044

0.00046

0.00048

0.0005

f(x) = − 6.6274528089703E-07 x + 0.000472657728576836R² = 0.99474314040522



Tiempo (s)

I2 (M

)Grafica 3. Concentración de I2 para el tubo 3

En el tubo 3, la concentración del yodo en función del tiempo tiene una tendencia lineal, siendo esta inversamente proporcional es decir mientras aumenta el tiempo de la reacción la concentración de yodo disminuye.

Concentración I2

T0= 4.79 E -4T150= 3.74 E -4


25Grafica 4. Concentración de I2 para el tubo 4

0 20 40 60 80 100 120 140 1600.00025

0.00027

0.00029

0.00031

0.00033

0.00035

0.00037

0.00039

0.00041

0.00043f(x) = − 9.86232178220537E-07 x + 0.000418451816052356R² = 0.999531717841426



Tiempo (s)

I2 (M

)

En el tubo 4 la concentración del yodo en función del tiempo tiene una tendencia lineal precisa. R =0.9995

2

Concentración I2

T0= 4.19 E -4T150=2.68 E -4


26

Gráficas de concentración de I2 para efecto de la acetona


En el tubo 8 la concentración del yodo en función del tiempo tiene una tendencia lineal R =0.89412

0 20 40 60 80 100 120 140 1600.00046

0.00047

0.00048

0.00049

0.0005

0.00051

0.00052

0.00053

0.00054

f(x) = − 2.33829426576189E-07 x + 0.000520777904559194R² = 0.894125336409076



Tiempo (s)

I2 (M

)

Concentración I2

T0= 5.32 E -4T150= 4.86 E -4


28

Molaridad de I2 para cada tiempo de reacción

Efecto Concentración de acetona Concentración de YodoTiempo (s) 9 10 11 12 13

c 0.00075865 0.00092302 0.00026788 8.603E-05 5.2224E-0510 0.00067472 0.00043225 0.00025739 0.0001024 4.8727E-0520 0.00064441 0.00042292 0.00024806 9.186E-05 4.4064E-0530 0.00063275 0.0004066 0.00024224 8.486E-05 4.4064E-0540 0.00062109 0.00039028 0.00022358 7.787E-05 4.4064E-0550 0.00061876 0.00038096 0.00021193 7.088E-05 4.6396E-0560 0.0006176 0.00036697 0.00020144 6.272E-05 4.8727E-0570 0.00060944 0.00035415 0.00018628 4.64E-05 4.4064E-0580 0.00060944 0.00034016 0.00017462 4.756E-05 4.4064E-0590 0.00060944 0.00032733 0.00016413 4.873E-05 4.523E-05

100 0.00060594 0.00031568 0.00015364 4.64E-05 4.4064E-05110 0.00060477 0.00030169 0.00014082 4.873E-05 4.523E-05120 0.00054416 0.00028887 0.000128 4.873E-05 4.523E-05130 0.00054066 0.00027604 0.00011634 4.64E-05 4.4064E-05140 0.00054183 0.00026322 0.00010352 4.523E-05 4.2898E-05150 0.00053716 0.00024923 0.00009 4.523E-05 4.2898E-05

Cuadro 7. Concentraciones de I2 para cada

tiempo de reacción (tubos 9 al 13)


Concentración I2

T0=7.58 E -4 T150= 5.37 E -4


0 20 40 60 80 100 120 140 1600.0005

0.00055

0.0006

0.00065

0.0007

0.00075

0.0008

f(x) = − 1.05754411764706E-06 x + 0.00068999205882353R² = 0.802603212725773



Tiempo (S)

I2 (M

)

En la gráfica 6 se muestran la relación entra el tiempo en que se realizó la medición de la absorbancia para el tubo 9 y las concentraciones de I2 que se tuvieron durante 150 s


Concentración I2

T0=2.6788 E -4 T150= 9.0 E -5


En esta grafica podemos observar un comportamiento lineal al obtener un valor de R2 muy cercano a 1

0 20 40 60 80 100 120 140 1600.000075

0.000125

0.000175

0.000225

0.000275

0.000325

f(x) = − 1.19705147058824E-06 x + 0.000271645735294118R² = 0.99842220530093

[I2] Tubo11 vs Tiempo (s)

I2 (M) Linear (I2 (M))

Axis Title

I2 (M

)

31No. de tubo ∆[I2]0/ ∆tf

1 -6.10352E-052 -2.09075E-073 0.0156254 0.0013717425 0.0013717426 0.0013717427 0.0156258 -1.21427E-069 -0.007812510 0.00024414111 0.00137174212 0.01562513 2.32306E-08

Cuadro 10. Valores de ∆ [I2]0/ ∆ tf de cada uno de los tubos

En el cuadro 10 se muestran los resultados de ∆ [I2]0/ ∆ tf

obtenidos mediante regresión linear de cada una de las gráficas anteriores.

32

-3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

-19

-18

-17

-16

-15

-14

-13

-12

f(x) = 1.67149276858292 x − 12.5956100950481R² = 0.344506600302609

Log ∆ [I2]/ ∆ t vs Log[HCl]

Log[H]Linear (Log[H])

Log [HCl]

Log

∆[I2

]/ ∆

t

Grafica 8.- Logaritmo de [H] vs logaritmo ∆ [I2]/ ∆ t de los tubos del 1 al 5.

En la gráfica 8 se muestra la relación que hay entre log [H] vs Log ∆ [I2]/ ∆t obteniendo como

orden de reacción es de 1.6715 respecto a la concentración del HCl.

33

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5

-19

-18

-17

-16

-15

-14

-13

-12

f(x) = − 1.85210871608899 x − 12.9404177473654R² = 0.422981617732766

Log ∆[I2]/ ∆t vs Log acetona

acetonaLinear (acetona)

Log acetona

Log

∆[I2

]/ ∆

t Gráfica 16.- Logaritmo de [CH3COCH3] vs logaritmo ∆ [I2]/ ∆ t de los tubos del 5 al 9.

En la gráfica 16 se muestra la relación que hay entre log [CH3COCH3] vs Log ∆

[I2]/ ∆t obteniendo como orden de

reacción es de -1.8521 respecto a la concentración del CH3COCH3.

34

-10 -9.5 -9 -8.5 -8 -7.5 -7

-19

-18

-17

-16

-15

-14

-13

-12f(x) = − 1.69408559875327 x − 28.7237857710905R² = 0.44178049961658

Log ∆ [I2]/ ∆ t vs Log [I2]

I2Linear (I2)

Log [I2]

Log

∆[I2

]/ ∆

t

Gráfica 9.- Logaritmo de [I2] vs logaritmo ∆ [I2]/

∆ t de los tubos , 10-13.

En la gráfica 17 se muestra la relación que hay entre log [I2] vs Log ∆ [I2]/ ∆t

obteniendo como orden de reacción es de -1.6941 respecto a la concentración del [I2].

35• El orden de reacción global es igual a de 10^ -1.8747

• El valor de la de la constante de velocidad es igual

• Velocidad=-1.8747/ [0.81]1.6715 *[9]-1.8521 *[0.004921]-1.6941

• Velocidad de reacción = 0.019

36

Conclusiones

37 Se calculó la concentración de I2 para cada tiempo de

reacción a través de la gráfica de la curva de reacción en la que se obtuvo un valor de R2 de 0.9834, lo cual indica que nuestros resultados son confiables.

Se encontró que existe una relación lineal en la mayoría de las gráficas indicando que mientras el tiempo de la reacción aumentaba la concentración del yodo disminuía.

El orden de reacción global de la reacción es fue de 10^ -1.8747.

Se obtuvo un valor de la de la constante de velocidad igual a -1.8747/ [0.81]1.6715 *[9]-1.8521 *[0.004921]-1.6941

Se determinó que la velocidad de reacción es igual a 0.019.

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