I. OBJETIVO GENERAL Comprender que la composición de un sistema reaccionante cambia con el tiempo.
II. OBJETIVOS PARTICULARES PARTICULARES a. Seleccionar las variables que permitan determinar el cambio de la composición con el tiempo. b. Elegir la técnica analítica adecuada para determinar los cambios en la composición del sistema reaccionante. c. Encontrar un modelo matemático (ley de rapidez) aplicando el método integral. Explicar el fundamento del método de aislamiento de Ostwald y su utilidad en el diseño de un estudio cinético.
III. PROBLEMA Determinar la ley experimental de rapidez de la reacción de yodación de la acetona.
A.5. DATOS, CÁLCULOS Y RESULTADOS. 1. Registrar los datos experimentales de tiempo y absorbancia en la t abla 1.
TABLA 1. Registrar los datos de tiempo y absorbancia, calcular la concentración de yodo, su logaritmo y su inversa. t/(min)
Abs
C (mol/L)
Ln C
1/C
1
0.107
0.00049
-7.62
2040.82
2
0.064
0.000303
-8.1
3300.33
3
0.022
0.000119
-9.04
8403.36
4
0.004
0.0000396
-10.14
25252.53
5
0.003
0.0000352
-10.26
28409.09
6
0.003
0.0000352
-10.26
28409.09
2. Algoritmo de cálculo. 1. Calculo de la concentración de I 2 a diferentes tiempos a partir de las absorbencias (ecuación obtenida a partir de la curva patrón). Para calcular la concentración:
=
−
Ejemplo para T=1 minuto:
=
0.107 − (−0.005) = 0.00049 / 227.5 = ln(0.00049) = −7.62 1 1 = = 2040.82 (0.00049)
2. Describa las ecuaciones para obtener el orden de reacción a partir del método integral.
C At = -Kps(t) + C A0
Si α =
0
LnC At = -Kps(t) + LnC A0
Si α = 1
1/C At = Kps(t) + 1/C A0
Si α = 2
A6. ELABORACIÓN DE GRÁFICOS. 1. Traza las gráficas de C vs. t, ln C vs. t y 1/C vs. t, para cada concentración de yodo. Calcular la pendiente (m) y el coeficiente de correlación (r).
y = -0,0002x + 0,0006 R² = 0,9719
C vs t 0,0006 0,0005 ) L / l o m0,0004 ( n ó i c0,0003 a r t n e0,0002 c n o C 0,0001 0 0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Tiempo (min)
= −. ó = √ = .
4
4,5
y = -0,732x - 6,836 R² = 0,9572
LnC vs t 0 0
1
2
3
4
5
6
-2
-4 C n -6 L -8
-10
-12
Tiempo (min)
= −. ó = √ = . y = 7468,9x - 8925,4 R² = 0,8972
1/C vs t 30000 25000 ) l 20000 o m ( n15000 ó i c a r t 10000 n e c n o 5000 C
1 -
0 0
1
-5000
2
3
4
5
6
Tiempo (min)
= . ó = √ = . A7. ANÁLISIS DE RESULTADOS 1. ¿Cuál es el orden de reacción con respecto al yodo?
Es de grado cero, ya que en esta gráfica (C vs T) el coeficiente de correlación (R) es más cercano a uno que en la curva para los otros modelos. 2. ¿Cuál es el valor de k ps?
Kps = 0.0002
A8. CONCLUSIONES.
Al graficar el tiempo en las ordenadas y la concentración en las abscisas (C, LnC, 1/C), obtuvimos el orden de reacción del yodo. Como es igual a cero, quiere decir que la concentración inicial de yodo no es relevante en el orden de reacción. Por medio de este proceso experimental se logró comprobar la variación de la concentración con el tiempo. A mayor concentración la reacción se lleva a cabo más rápido, esto se debe a que cuando la reacción se va efectuando, se va perdiendo concentración en los compuestos iniciales.
A10. BIBLIOGRAFÍA. Fisicoquímica, Castellan G. W., Addison Wesley Longman, 2ª Edición, 1987. Fisicoquímica, Keith J. Laidler, John H. Meiser, CECSA, 1a. Edición, 1997. Fisicoquímica para Farmacia y Biología, Sanz Pedrero P, Masson S.A. España, 1992 Fisicoquímica, Ira N. Levine, Mc. Graw Hill, 4ª edición, 1996. Educación Química, Fernando Cortés, Vol. 5, No. 2, Abril 1994, 74-80.
