Cinética por Espectrofotometría PDF

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BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS ÁREA DE FISICOQUÍMICA LICENCIATURA EN QUÍMICO FARMACOBIÓLOGO LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA II EQUIPO MIEMBROS DEL EQUIPO: EMMANUEL VARO SÁNCHEZ KARINA GOIZ JIMÉNEZ MARIANA JUÁREZ CARRETERO PROFESOR: MARIO GONZÁLEZ PEREA FECHA DE ...

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BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS

ÁREA DE FISICOQUÍMICA

LICENCIATURA EN QUÍMICO FARMACOBIÓLOGO

LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA II

EQUIPO N°2

MIEMBROS DEL EQUIPO: EMMANUEL VARO SÁNCHEZ KARINA GOIZ JIMÉNEZ MARIANA JUÁREZ CARRETERO

PROFESOR: MARIO GONZÁLEZ PEREA

FECHA DE REALIZACIÓN: 16 de Marzo de 2019

FECHA DE ENTREGA DEL REPORTE 17 de Marzo del 2019

CINÉTICA POR ESPECTROFOTOMETRÍA

Reacción de estudio:

2 Kl + K2S2O8 " l2 + 2K2SO4

OBJETIVOS: Determinar el orden parcial de la reacción con relación al persulfato de potasio y el valor de la constante de velocidad de la reacción a temperatura constante, ambiente. INTRODUCCIÓN: La química se puede dividir en forma arbitraria en el estudio de estructuras, equilibrios y velocidades de reacción. La estructura está descrita en forma precisa por la mecánica cuántica, los fenómenos de equilibrios por la mecánica estadística y la termodinámica y, el estudio de las velocidades de reacción es el área de la cinética. La cinética se puede subdividir en la cinética física que estudia los fenómenos físicos tales como la difusión y la viscosidad y la cinética química, que estudia las velocidades de las reacciones químicas (que incluye tanto cambios de enlaces covalentes como no covalentes). Definición de mecanismo de reacción. Considere la siguiente reacción hipotética en un solo paso: AB + C → A + BC Los componentes del lado izquierdo son los reactivos, los del lado derecho corresponden al estado final o productos. Por experiencia, muchas veces los reactivos no se transforman inmediatamente en productos; esto es, los reactivos presentan cierta estabilidad. Esta resistencia a que sucedan las reacciones químicas se debe a la energía necesaria para pasar de reactivos a productos. Podemos imaginar que el sistema reactivo sigue una trayectoria y que pasa a través de un máximo que se encuentra en algún lado entre los estados inicial y final. Esta posición de máxima energía se conoce como estado de transición de la reacción, la diferencia de energía entre el estado de transición y el estado inicial es la barrera de energía de la reacción. Una reacción de un solo paso tiene un solo estado de transición y tal proceso se llama una reacción elemental. La oxidación del yoduro a yodo es la base de la reacción del yodo con persulfato, el cual actúa como oxidante, y una cantidad pequeña de buscador de yodo, que usualmente es tiosulfato de sodio el cual se añade para hacer un retraso temporal en la reacción antes de que el color característico del yodo aparezca y a partir de esto se puede realizar una medición para la velocidad de la reacción, además del triyodo formado en el camino al equilibrio, ya que el color amarillo de este va aumentando conforme avanza la reacción, por lo que estos factores dan paso a un análisis espectroscópico.

La espectrofotometría es un método científico utilizado para medir cuanta luz absorbe una sustancia química, midiendo la intensidad de la luz cuando un haz luminoso pasa a través de la solución muestra, basándose en la Ley de BeerLambert. Esta medición también puede usarse para medir la cantidad de un producto químico conocido en una sustancia. El principio básico es que cada compuesto absorbe o transmite luz sobre un cierto rango de longitud de onda. Este es un principio subyacente de la espectrofotometría: la intensidad del color es una medida de la cantidad de un material en solución. Un segundo principio de la

espectrofotometría es que cada sustancia absorbe o transmite ciertas longitudes de onda de energía radiante pero no otras longitudes de onda.

Si en una reacción dos reactivos A y B reaccionan para dar productos se trata de una reacción bimolecular A + B → productos Una reacción elemental es aquélla en que la molecularidad y el orden global de la reacción son los mismos. De esta forma, una reacción elemental bimolecular es de segundo orden, una termolecular, de tercer orden, etc. Otra diferencia entre molecularidad y orden es que la molecularidad solamente puede tomar valores enteros 0, 1, 2, mientras que el orden se determina experimentalmente y puede no tomar valores enteros, negativos, fraccionarios, positivos, etc.

Gráficos de reacciones de orden n=0, n=1 y n=2 HIPÓTESIS: Realizaremos una reacción con persulfato de potasio y yoduro de potasio determinando la absorbancia en intervalos de tiempo de 3 minutos durante 30 minutos, entonces con los resultados obtenidos determinaremos el orden de esta reacción.

MÉTODO EXPERIMENTAL.

MATERIAL Y SUSTANCIAS 1 Espectrofotómetro Solución de Yoduro de potasio 0.075M 1 Cronómetro Solución de persulfato de potasio 0.015M Guantes de polietileno o látex Pañuelos desechables de bolsillo (no perfumados) 1 Termómetro 2 Matraces aforados de 25 ml. 2 Vasos de precipitados de 50 ml. 2 Pipetas graduadas de 5ml. 1 Pipeta graduada de 10 ml. DESARROLLO: (MÉTODO DE AISLAMIENTO) 1. Conectar el espectrofotómetro y dejar calentar durante 30 min. Para que se auto verifique, regule y estabilice apuntando a 465 nm. 2. La tapa del porta celdas debe estar siempre cerrada. 3. Tomar una alícuota de 5 ml de solución de yoduro de potasio y agregarla en una primera celda hasta la marca indicada, la cual servirá de blanco. 4. Introducir la celda en la dirección correcta indicada en el porta celda y cerrar y calibrar el aparato a cero de absorbancia.

5.

Mezclar 5 ml de la solución de yoduro de potasio con 5 ml de solución de persulfato de potasio, agitar e iniciar simultáneamente el tiempo de reacción, tomar la temperatura de la mezcla de reacción. 6. Tomar una alícuota de la mezcla de la reacción y agregarla en una segunda celda hasta la marca. 7. Cambiar la celda del blanco por la de reacción, cerrar y tomar valores de absorbancia cada 3 minutos hasta completar 13 lecturas. 8. Sacar la celda, limpiarla con agua y apagar el equipo. DATOS EXPERIMENTALES

Muestra

Tiempo (min) Absorbancia

Tiempo (S)

Concentración

1

2:50

0.016

170

0.0748

2

6:00

0.035

360

0.1638

3

9:01

0.056

541

0.2620

4

11:58

0.073

718

0.3416

5

15:00

0.092

900

0.4305

6

18:00

0.107

1080

0.5007

7

21:02

0.122

1262

0.5709

8

24:01

0.139

1440

0.6505

9

27:00

0.156

1620

0.7300

10

29:59

0.172

1799

0.8049

11

33:00

0.186

1980

0.8704

12

35:59

0.199

2159

0.9313

13

38:59

0.213

2339

0.9968

CÁLCULOS Y RESULTADOS concentración: absorbancia * absorbancia específica absorbancia específica=

0.075M---------------0.016 x------------------------1 absorbancia x= 4.68 M 4.68* 0.016= 0.0748 4.68 * 0.035= 0.1638 4.68 * 0.056=0.2620 4.68 * 0.073 = 0.3416 4.68 * 0.092= 0.4305 4.68* 0.107 = 0.5007 4.68 * 0.122= 0.5709 4.68 * 0.139 = 0.6505 4.68 * 0.156= 0.7300 4.68 * 0.172 = 0.8049 4.68 * 0.186= 0.8704 4.68 * 0.199= 0.9313 4.68* 0.213= 0.9968 Velocidad de reacción:

Tiempo (S) vs (B) orden 0 1.2 1

f(x) = 0 x + 0.03 R² = 1

0.8 0.6 0.4 0.2 0

0

2339

Tiempo (s) 170 360

500

0.9968

Concentracion -2.59293739 -1.80910911

1000

1500

2000

2500

541 718 900 1080 1262 1440 1620 1799 1980 2159 2339

-1.33941078 -1.07411482 -0.84280796 -0.69174816 -0.56054122 -0.43001398 -0.31471074 -0.21703723 -0.1388024 -0.07117382 -0.00320513

Tiempo (S) vs ln(B) orden 1 0

0

f(x) = 0 500 x − 2.04 R² = 0.86

-0.5

1000

1500

2000

2500

-1 -1.5 -2 -2.5 -3

2159 2339

1.073767851 1.003210273

La reacción es de orden 0, de acuerdo nuestro gráfico, por lo tanto: (B)t = bkt + (B)0 ~~ y = 0.0004x + 0.0286 bk=m 10-3 bk= 0.0004 0.0004 =5.33 x10-3 k= 0.075 K=5.33x10-3 COMENTARIOS ● Al comenzar a contar el tiempo al mismo tiempo que se comenzó la reacción no fue exactamente. ● al tomar las lecturas de la reacción en el espectrofotómetro se realizaban antes o después de los 3 minutos.

CONCLUSIÓN Con base a nuestro objetivo se logró obtener el orden parcial de reacción de yoduro de potasio y persulfato de potasio como al igual se obtuvo la velocidad de reacción

de la misma solución. Para lograr obtener el orden parcial de reacción se realizaron los cálculos correspondientes a las de orden 0, 1, 2, y posteriormente se graficó y se determinó que la reacción de yoduro de potasio y persulfato de potasio es de orden 0 con una K=5.33x10-3

BIBLIOGRAFÍA 1) http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/CQ1_348.pdf (Consultado 16 de Marzo del 2019) 2) https://elespectrofotometro.com/espectrofotometria/ (Consultado 16 de Marzo del 2019)...