Practica 1 Cinetica

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL  Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractias La!oratorio de Cin"tica # $eactores %omog"neos Pr&ctica N' (

)*iluci+n del %ierro en un medio acido, Pro-esor. I&n C+rdoa Secci+n. )A, Integrantes. • • • • • •

 Alem&n $amos Edgar  Edgar  Corona /etina 0es1s Enri2ue *ía3 *ía3 4erardo Paredes Castillo Ana Patricia Salinas Cru3 Alexis 5elasco Aparicio 0uan Carlos

4rupo. 3IM56 6ec7a de entrega. 89:;a#o:<8(=

OBJETIVOS

ANTECEDENTES ESTUDIO CINÉTICO DE LAS REACCIONES QUÍMICAS Como emos en el apartado preio> en el estudio termodin&mico de una reacci+n nos interesa er 2ue los productos tienen una energía li!re menor 2ue los reactios> lo cual 7ar& 2ue la reacci+n sea espont&nea? Sin em!argo> 7emos puesto dos e@emplos de diagramas de dos reacciones 2uímicas distintas> am!as espont&neas? A pesar de corresponder am!os a procesos energ"ticamente -aora!les> tienen una di-erencia mu# clara. la montaa amarilla 2ue separa reactios de productos no tiene la misma altura? La di-erencia entre la energía de los reactios # la cima de la montaa se denomina energía de actiaci+n> # cuanta m&s pe2uea sea ma#or ser& la elocidad de reacci+n? Es decir> la magnitud de la energía de actiaci+n nos indica el aspecto cin"tico de la reacci+n 2uímica> la elocidad a la cual transcurre una reacci+n? Así> podemos de-inir la cin"tica 2uímica como el estudio de la elocidad a la cual transcurren las reacciones 2uímicas # de los -actores 2ue in-lu#en en ella> como concentraciones> naturale3a de los reactios o la presencia de catali3adores? Podemos determinar con los tres diagramas siguientes cu&l de las reacciones tendr&> comparatiamente> una elocidad menor # cu&l una elocidad ma#or?

La ariaci+n de energía li!re negatia de una reacci+n 2uímica nos indica 2ue una reacci+n ser& espont&nea pero no a 2u" elocidad transcurrir&? Para sa!er la cin"tica 2uímica de la reacci+n de!emos -i@arnos en la !arrera de potencial> es decir> la energía de actiaci+n BEa o la cima de la montaa? Cuanta m&s alta es esta !arrera> menor ser& la elocidad de reacci+n por2ue resulta m&s costoso para el sistema?

REACCIÓN EN SOLUCIÓN Suelen ser !astante simples de anali3a? Uno de los m"todos tradicionales consiste en diidir la soluci+n en arias ampolletas # calentarlas a !ao maría> posteriormente se an retirando durante interalos de tiempo constantes # se

utili3an m"todos analíticos apropiados para o!tener las concentraciones de inter"s? Clasi-icaci+n de los m"todos para la o!tenci+n de datos cin"ticos.   ;"todo Químico.  Se determina la concentraci+n utili3ando una reacci+n 2uímica? 5enta@as D Procedimientos simples # precisos? D 4eneralmente se !asan en medidas a!solutas D E2uipo de !a@o costo  ;"todo 6ísico. Se determina alguna propiedad -ísica de la reacci+n 5enta@as. D 6&cil determinaci+n de propiedades -ísicas D Procedimientos mu# simples D *eterminaci+n en corto tiempo  ;"todo -ísico2uímico o instrumental.  Se eal1a una propiedad -ísica a lo largo de una reacci+n? 5enta@as. D *eterminaci+n r&pida D Utili3an pe2ueas muestras D ;ane@o de muestras comple@as D Alta sensi!ilidad D ;edidas con-ia!les D Posi!ilidad de o!tener cam!ios de concentraci+n si sacar la celda de reacci+n del aparato

METODO TITRIMÉTRICO La determinaci+n del componente anali3ado se 7ace por titulaci+n con una sustancia patr+n 2ue reacciona 2uímicamente con la sustancia anali3ada 7asta alcan3ar el punto de e2uialencia este2uiometria?

ESPECTROFOTOMETRÍA

La espectro-otometría es el m"todo de an&lisis +ptico m&s usado en las inestigaciones !iol+gicas? El espectro-ot+metro es un instrumento 2ue permite comparar la radiaci+n a!sor!ida o transmitida por una soluci+n 2ue contiene una cantidad desconocida de soluto> # una 2ue contiene una cantidad conocida de la misma sustancia? Todas las sustancias pueden a!sor!er energía radiante> aun el idrio 2ue parece ser completamente transparente a!sor!e longitud de ondas 2ue pertenecen al espectro isi!leF el agua a!sor!e -uertemente en la regi+n del in-rarro@o? La a!sorci+n de las radiaciones ultraioleta> isi!les e in-rarro@as depende de la estructura de las mol"culas> # es característica para cada sustancia 2uímica? Cuando la lu3 atraiesa una sustancia> parte de la energía es a!sor!idaF la energía radiante no puede producir ning1n e-ecto sin ser a!sor!ida? El color de las sustancias se de!e a 2ue "stas a!sor!en ciertas longitudes de onda de la lu3 !lanca 2ue incide so!re ellas # solo de@an pasar a nuestros o@os a2uellas longitudes de onda no a!sor!ida?

EXPERIMENTACION I.

Método Titrimétrico

$eactios • • • •

%idr+xido de sodio NaO% (;  Acido Clor7ídrico concentrado Clao no oxidado B6e  Anaran@ado de metilo Bindicador

;aterial • • • •

II.

( Gureta ( 5aso de precipitados H ;atra3 Erlenme#er  Pipeta graduada (8 ml Método Espectrofotométrico

$eactios • • • •

 Acido Clor7ídrico %CL (; Clao Oxidado B6e =8 ml Soluci+n %
;aterial • • • • • •

5aso de precipitados Pipeta graduada ;atra3 de !ola =8 ml ;atra3 Erlenme#er  Celda de Cuar3o (cm Espectro-ot+metro U55is

FLUJOGRAMA METODO TITRIMETRICO ESPECTROFOTOMETRO Preparar y valorar 1L de solución de concenración 1M de %a&H . Tomar 15 ml HCl concenrado y colocar en un vaso de precipiado el

Pasar la alcuoa a un mara+ y iularla con %a&H 1M uili+ando como indicador

 Tomar una alcuoa de * ml cada 10 minuos asa complear ,0 minuos de la reacción y repeir el paso.

METODO

Preparar y valorar 1L de solución 1M (40g en un 1L) de HCl. Tomar 15 ml HCl 1M y colocar en un vaso de precipiados el cual !uncionara como reacor. Colocar un clavo de

'n ese insane arrancar el Colocar un clavo de "## (no cronomero y simulneamene o$idado) y agregarlo en el omar una alcuoa de * ml la recipiene. 'n ese insane arrancar el cronomero y simulneamene omar una alcuoa de * ml la cual es el Pasar la alcuoa a un mara+ y proceder a agregarle 1ml de agua o$idada al ,0- y 1 ml de solución de ul!ocianuro de

Colocar pare de la solución de una celda para e!ecuar las lecuras especro!oomricas a una longiud de onda de 450nm. 2noar los daos en la

MÉTODO TITRIMETRICO +

+

2 HCl( Ac )  Fe( s) → FeCl2( s )  H 2 ( s)

 HCl( Ac ) + NaOH ( Ac ) → NaCl( s) + H 2 O

Tabla de datos exper!e"tales Cor r i da

Ti empo( mi n)

V NaOH ( ml )

1

0

2 . 3

2

1 0

2 . 9

3

2 0

1 . 5

4

3 0

2

5

4 0

1 . 9

Cálculos C  HCl =

C  NaOH ∗V  NaOH 

C 1 HCl=

C 2 HCl=

C 3 HCl=

C 4  HCl=

V  HCl

1∗2.3 2

∗

1 2.9 2

∗

1 1.5 2

∗

1 2 2

=1.15

[ ¿]

 M 

=1.45  M 

=0.75 M 

=1  M 

∗

1 M  V  NaOH  ml 2 ml

[ ¿ ] M 

C 5 HCl=

∗

1 1.9 2

= 0.95 M 

MÉTODO ESPECTROFOTOMÉTRICO +

+

2 HCl( Ac )  Fe( s) → FeCl2( s )  H 2 ( s)

 Fe

+2

→ Fe

+3

→ Fe ( SCN )3

Tabla de datos exper!e"tales Cor r i da

Ti empo( mi n)

Abs or banci a

1

0

0 . 1 3 4

2

3

0 . 6 7

3

6

1 . 0 4

4

9

1 . 5 3

5

1 2

1 . 8

Cálculos C =

AS ε× b

A

C = 200

C 1=

[¿ ]

L mol cm

  0.0134 200

L mol

( 1 cm )

= 0.00067

mol  L

mol  L

C 2=

  0.67 200

C 3 =

C 5 =

L

L

=0.0052

mol  L

=0.00765

mol  L

mol

1.8 200

 L

mol

  1.53 200

mol

mol

  1.04 200

C 4 =

L

=0.00335

L mol

=0.009

mol  L

TABLAS DE RESULTADOS Metodo ttr!etr#o Cor r i da

Ti empo( mi n)

V NaOH ( ml )

C HCl( mol /L)

1

0

2 . 3

1. 15

2

1 0

2 . 9

1. 45

3

2 0

1 . 5

0. 75

4

3 0

2

1

5

4 0

1 . 9

0. 95

M$todo espe#tro%oto!$tr#o Cor r i da

Ti empo( mi n)

Abs or banci a

C HCl( mol /L)

1

0

0 . 1 3 4

0. 00067

2

3

0 . 6 7

0. 00335

3

6

1 . 0 4

0. 0052

4

9

1 . 5 3

0. 00765

5

1 2

1 . 8

0. 009

Meo!o T"#"$e#"co 1. 1.5 1.4 1., 1.* 1.1 1 0.8

Co'ce'#)c"o' *Cl &M(

Meodo Ti

0.7 0.6 0. 0.5 0.4 0., 0.* 0.1 0 0

5

10

15

*0

*5

T"e$%o &$"'(

GRAFICAS

,0

,5

40

45

En la gr&-ica del m"todo tritrim"trico no se o!tiene ning1n dato a consideraci+n # por tanto la gr&-ica no sali+

MÉTODO ESPECTROFOTOMÉTRICO BC 6eCl< s t

CONCLUSIONES El m"todo espectro-otom"trico es me@or 2ue el titrimetrico de!ido a 2ue es "ste 7a# m&s pro!a!ilidad de cometer errores como detecci+n del punto -inal de la titulaci+n o soluciones mal aloradas? En las mediciones con el m"todo titrimetrico tuimos m&s errores> so!re todo en la segunda # tercer corrida> el olumen gastado aumenta!a # disminuía pero en general se e como la concentraci+n del acido clor7ídrico disminu#e con el tiempo? Esto es correcto #a 2ue el acido reacciona con el -ierro disminu#endo la cantidad de %Cl en el sistema? Los reactios tenían di-erentes estados> #a 2ue en el m"todo espectro-otom"trico usamos un clao oxidado mientras 2ue en el titrimetrico -ue un clao no oxidado? Esto pudo ocasionar menor elocidad de reacci+n # por lo tanto no podemos comparar 2ue m"todo es me@or #a 2ue se utili3aron di-erentes estados del clao> tale3 de@ando muc7o m&s tiempo para tomar la alícuota en el m"todo titrimetrico se pudieron 7a!er o!tenidos me@ores resultados # un aance de reacci+n ma#or  como se nota en la gra-ica del m"todo espectro-otom"trico?

B"+l"o,#)-.) • 

Skoog A. D A Química Analítica

ISGN 9 Edici+n Ed ;c 4raK %ill ;"xico> <88H •

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 A#res %4 An&lisis Químico Cuantitatio (ra Ed %arper  $oK Pu!lis7ers Inc> ;adrid (M98 *A A?$ 0r Química Analítica Cuantitatia =ta ed pretence7all 7ispanoamericana SA ;"xico> (MM< %arris C>* An&lisis 2uímico Cuantitatio Hra Ed 4rupo editorial I!eroamericana SA de C5 ;"xico> (MM< ALTON 6?%? Principios # m"todos de an&lisis 2uímico