Universidad Austral de Chile Facultad de Ciencias
Cinética de reducción de azul de metileno por ácido ascórbico
Nombres: nn
Fecha de entrega: 29 de noviembre 2016
Antecedentes teóricos
El azul de metileno (MB) es un colorante catiónico soluble en agua que es fácilmente reducido por ácido ascórbico (H 2 A) en medio ácido, de acuerdo a la siguiente reacción:
La reacción consiste en el desvanecimiento desvanecimiento del color azul de la solución hasta decolorarse por completo siendo mucho más difícil determinar el punto final de la reacción, por lo que el curso de la reacción se sigue espectrofotométricamente, midiendo la absorbancia de MB a la longitud de onda λ=665 nm. Las curvas se
obtienen en condiciones de reacción de seudo primer orden. Se determinará el orden respecto a MB, H 2 A, HCl y se evaluarán las constantes cinéticas de acuerdo a la siguiente ley de velocidad:
Finalmente, se estudiará el efecto del disolvente sobre la velocidad de reacción, utilizando mezclas de agua-etanol.
Procedimiento del experimento
En el experimento se evaluará la absorbancia de la solución en función del tiempo que tarda en llegar a ser constante, para esto se utilizara un espectrofotómetro (λ= 665 nm).
Para poder determinar el orden de cada uno de los reactantes que participan en la ley de velocidad se fijarán las concentraciones de los reactivos, alternando las concentraciones de uno solo por cada sesión, de esta forma en la sesión 1, 2 y 3 fluctuará la concentración de H2A, HCl y EtOH. Primera sesión: en esta sesión se estudió el efecto de la concentración del ácido ascórbico. El primer paso es preparar una solución de 50 mL de ácido ascórbico 0.1 M, luego se hizo variar el volumen de ácido ascórbico (entre 1 y 8 mL) que posteriormente se mezcló con un vaso que contenía 8 mL de ácido clorhídrico (vaso precipitado “B”) y dependiendo del volumen de ácido ascórbico agregado se le agrega un cierto volumen de agua (entre 20 y 27 mL). En un vaso de precipitado “A” se agregan 4 mL de azul de met ileno (volúmenes en tabla 1), y volumen total siempre fue constante usando 40 mL. El último paso era mezclar ambos vasos, luego ésta mezcla se colocaba en una cubeta limpia para poder medir la absorbancia por espectrofotometría dependiendo del tiempo. Al comienzo la reacción es rápida por lo que cada 15 segundos se midió la absorbancia, al ir pasando el tiempo la reacción pasa a ser más lenta, por lo que los datos se van tomando en un rango de tiempo mayor, por ejemplo, 1 min, 1 min 30 etc. El experimento fue desarrollado 5 veces. Segunda sesión: en esta sesión se estudió el efecto de la concentración del HCl. En esta sesión se hizo variar el volumen del HCl (entre 0 y 16 mL), se usaron 4 mL una solución de ácido ascórbico 0.05M los otros volúmenes de reactivos utilizados están en la tabla 2. En esta sesión la p ráctica experimental y medidas son idénticas a lo anteriormente mencionado. Tercera sesión: en esta sesión se estudió el efecto del disolvente (etanol) con 4 mL de una solución de ácido ascórbico 0.05M. En este caso se hizo variar el volumen de etanol (entre 0 y 8 ml) (ver tabla 3). En este caso se utilizó el mismo procedimiento y medidas que en las sesiones anteriores.
1º Sesión: Efecto de la concentración de Ácido ascórbico: H 2 A 0,1 M Experimento I II III IV V
[MB] / mL 4 4 4 4 4
[H 2 A] / mL 8 6 4 2 1
[HCL] /mL 8 8 8 8 8
[H 2O] / mL 20 22 24 26 27
2º sesión: Efecto de la concentración del HCl: H 2 A 0,05 M Experimento I II III IV V
[MB] / mL 4 4 4 4 4
[H 2 A] / mL 4 4 4 4 4
[HCL] /mL 0 4 8 12 16
[H 2O] / mL 32 28 24 20 16
3º sesión: Efecto del disolvente: H 2 A 0,05 Experimento I II III IV V
Disolución [MB] / mL / % v/v 0 4 5 4 10 4 15 4 20 4
[H 2 A] / mL 4 4 4 4 4
[HCL] /mL 8 8 8 8 8
[H 2O] / mL 24 22 20 18 16
De acuerdo a la tabla de la sesión 1 se obtuvieron las siguientes absorbancias Experimento I
Experimento II
Absorbancia Tiempo (segundos) 1,831 0 0,804 30 0,553 45 0,364 60 0,227 75 0,136 90 0,079 105 0,048 120 0,031 135 0,021 150 0,016 165 0,011 180 0,009 195 0,007 210 0,007 225 0,006 240 0,006 255 0,006 270 0,005 285 0,005 300
Absorbancia Tiempo (segundos) 1,831 0 1,314 30 1,083 45 0,839 60 0,636 75 0,466 90 0,344 105 0,232 120 0,159 135 0,113 150 0,078 165 0,055 180 0,038 195 0,028 210 0,021 225 0,016 240 0,014 255 0,012 270 0,010 285 0,008 300 0,007 315 0,006 330 0,006 345 0,005 360
Experimento III
Absorbancia 1,831 1,090 0,926 0,780 0,641 0,518 0,412 0,328 0,249 0,192 0,142 0,109 0,082 0,061 0,044 0,033 0,026 0,021 0,017 0,012 0,010 0,008 0,006 0,004 0,003
Experimento IV
Absorbancia
Tiempo (segundos) 0 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 375
1,831 1,290 1,114 0,944 0,781 0,641 0,510 0,402 0,311 0,237 0,180 0,137 0,104 0,080 0,061 0,051 0,042 0,035 0,029 0,025 0,022 0,021 0,019 0,018 0,017
Tiempo (segundos) 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720
Experimento 5
Absorbancia 1,313 1,264 1,214 1,167 1,116 1,066 1,017 0,968 0,923 0,876 0,829 0,783 0,739 0,694 0,654 0,614 0,575 0,538 0,502 0,467 0,434 0,402 0,373 0,320 0,272 0,228 0,192 0,159 0,132 0,110 0,092 0,075 0,062 0,053 0,043 0,037 0,032 0,026 0,023 0,020 0,017
Tiempo (segundos) 0 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 750 780 810 840 870 900
0,013 0,012 0,011 0,011 0,010 0,009
930 960 990 1020 1050 1080
De acuerdo a la tabla de la sesión 2 se obtuvieron las siguientes absorbancias Experimento 1
Absorbancia Tiempo (segundos)
Experimento 3 Experimento 2
Absorbancia Tiempo (segundos)
Absorbancia
Tiempo (segundos)
Experimento 4
Absorbancia
Tiempo (segundos)
Experimento 5
Absorbancia
Tiempo (segundos)
De acuerdo a la tabla de la sesión 3 se obtuvieron las siguientes absorbancias
Experimento 1
Absorbancia Tiempo (segundos) 1,902 0 1,148 30 0,962 60 0,788 90 0,632 120 0,496 150 0,381 180 0,289 210 0,217 240 0,155 270 0,115 300 0,083 330 0,060 360 0,045 390
0,035 0,026 0,022 0,018 0,014 0,012 0,011 0,011 0,010 0,010 0,009
420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720
Experimento 3 Experimento 2
Absorbancia Tiempo (segundos) 1,902 0 1,077 30 0,915 60 0,773 90 0,648 120 0,529 150 0,431 180 0,347 210 0,280 240 0,219 270 0,171 300 0,132 330 0,103 360 0,078 390 0,058 420 0,046 450 0,036 480 0,027 510 0,023 540 0,019 570 0,015 600 0,012 630 0,010 660 0,007 690 0,005 720
Absorbancia 1,902 1,238 1,109 0,995 0,887 0,787 0,696 0,611 0,531 0,463 0,399 0,346 0,291 0,246 0,197 0,145 0,111 0,082 0,062 0,047 0,036 0,028 0,021 0,017 0,014
Tiempo (segundos) 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 435 480 525 570 615 660 705 750 795 840 885
0,098 0,079 0,060 0,058 0,052 0,049 0,040 0,037 0,034 0,033
Experimento 4
Absorbancia 1,982 1,583 1,482 1,390 1,217 1,131 1,012 0,935 0,863 0,759 0,665 0,588 0,453 0,329 0,294 0,193 0,149
Tiempo (segundos) 0 30 60 90 150 180 225 255 285 330 375 420 495 585 615 720 780
Experimento 5
Absorbancia 1,374 1,577 1,434 1,332 1,266 1,179 1,087 1,002 0,974 0,837 0,789 0,691 0,564 0,487 0,386 0,277
Tiempo (segundos) 0 30 90 135 165 210 255 300 315 390 420 480 570 630 720 840
870 930 990 1005 1035 1050 1110 1125 1155 1170
0,132 0,084 0,077 0,066 0,057 0,045 0,038
1080 1230 1260 1320 1380 1500 1620
Procesamiento de datos obtenidos Sesión 1
Gráfico (At – A∞) v/s tiempo
2 1.8 1.6 1.4 Experimento l
a1.2 i c n a d 1 r o s b A 0.8
Experimento ll Experimento lll Experimento lV Experimento V
0.6 0.4 0.2 0 0
200
400
600 Tiempo/s
800
1000
1200
Gráfico ln(At – A∞) v/s tiempo
ln(At
1
–
A ) v/s tiempo ∞
0 0
200
400
600
800
1000
1200
-1 ) n -2 l ( a i c n a -3 b r o s b -4 A
Experimento l Experimento ll Experimento lll Experimento lV Experimento V
-5 -6 -7
Sesión 2
Teimpo/s
Gráfico (At – A∞) v/s tiempo
Gráfico ln(At – A∞) v/s tiempo
Sesión 3
Gráfico (At – A∞) v/s tiempo Absorbancia vs tiempo(s) 2 1.8 1.6 1.4 a i 1.2 c n a b 1 r o s b 0.8 A
Experimento 1 Experimento 2 Experimento 3
0.6
Experimento 4
0.4
Experimento 5
0.2 0 0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
tiempo(s)
Gráfico ln(At – A∞) v/s tiempo Absorbancia (ln) vs tiempo(s) 1 0 0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
-1 Experimento 1 -2
Experimento 2
N L
Experimento 3
-3
Experimento 4 -4
Experimento 5
-5 -6
tiempo(s)
Determinamos el orden de la reacción de MB utilizando el método diferencial, para ello escogimos un experimento de la primera sesión Experimento N°1 Justificar porque es de orden 1
Grafico kobs v/s [H2 A]
Grafico kobs v/s [HCl]
Calculo de k 0 y k1 a partir de la siguiente ecuación
¿Y el HCl que función cumple en la reacción? El ácido clorhídrico actúa como catalizador, aumentando la velocidad de la reacción mediante catálisis ácida. Gráfico kobs v/s % v/v
Discutir resultado
