INSTITUTO TECNOLOGICO DE TOLUCA
Ingeniería Química
Laboratorio Integral II Dra. Dra. Maria Sonia Martínez Gallegos
Práctica No 16. CINETICA DE DECOLORACIÓN DE LA FENOFTALEÍNA
PRESENTAN: García González Alfredo Mendoza González Anabel Sarabia Ortega Liliana
Metepec, Estado de México 2010.
PRACTICA CINETICA DE DECOLORACIÓN DE LA FENOFTALEÍNA
OBJETIVO GENERAL. Aplicación de la espectroscopia de absorción para la determinación de la ecuación de velocidad de la decoloración de la fenoftaleína en medio básico.
INTRODUCCION. La fenolftaleína se usa, principalmente, como indicador ácido-base para determinar el punto de equivalencia en una valoración. Si en el punto final de la valoración se ha añadido base en exceso, se observa que el color rosa de la fenolftaleína desaparece al transcurrir cierto tiempo. Esta lenta decoloración de la fenolftaleína no es debida a la valo valora raci ción ón,, y la diso disolu luci ción ón se dese desech chaa sin sin pens pensar ar el moti motivo vo.. No obst obstan ante te,, esta esta decoloración de la fenolftaleína en un medio básico es interesante y puede servir como base para una experiencia demostrativa de una cinética de pseudoprimer orden. La fenolftaleína no es un indicador ácido-base simple con un par ácido-base conjugado, HIn-In-. Las estructuras de las formas más importantes de la fenolftaleína se indican en la siguiente figura.
OH pH<8; incolora decoloración lenta H2P
8
rosa-roja
pH>10;
P-2
POH3-
La fenolftaleína es incolora para pHs inferiores a 8. Esta forma incolora tiene la estructura 1 (H2P). Cuando el pH aumenta de 8 a 10, los protones fenólicos se eliminan y se abre el anillo de lactona, dando lugar a la familiar forma rosa-roja con la estructura 2 (P2-). A pHs más altos el color rosa se decolora lentamente produciendo la estructura
3 (POH3-). Todos los cambios de color son reversibles y mientras la conversión de H 2P a P 2- es muy rápida y completa, siempre que el pH sea superior a 11, la conversión de P2- a POH3- a pH superior es suficientemente lenta de modo que su velocidad puede medirse fácilmente. Puesto que P 2- tiene un color intenso, la conversión de P 2- a POH3puede seguirse midiendo los cambios en la absorbancia de una disolución básica de fenolftaleína.
C
O
C
OH
La decoloración de la fenolftaleína en una disolución básica puede representarse por la reacción: P2+ OHPOH3(1) y la ley de velocidad puede expresarse como: v = k [OH-]m [P2]n →
(2) La mezcla de reacción es una disolución fuertemente básica que contiene trazas de fenolftaleína, de modo que la concentración de OH - excede a la de fenolftaleína por un fact factor or de al meno menoss 104 en cualq cualquie uierr mezcla mezcla.. Por lo tanto, tanto, durant durantee cada cada serie serie la concentración de OH- permanece constante y la ley de velocidad se puede expresar: v = k 1[P2-]n (3) donde k 1 = k [OH-]m es la constante aparente de velocidad. La reacción se dice que es de pseudoorden n respecto a la fenolftaleína. Si la reacción es de pseudoprimer orden, una representación de ln[P 2-] frente al tiempo da una línea recta con una pendiente -k 1, lo que nos permite determinar la constante aparente de velocidad. Conociendo el valor de la constante aparente para diferentes concentraciones de OH -, podemos determinar el orden respecto a los OH - y la constante absoluta de velocidad. Tomando logaritmos en la expresión de la constante aparente de velocidad obtenemos la ecuación de una recta. Ln k 1 = Ln k + m ln ln [OH [OH-], cuya pendiente, m, nos permite determinar el orden de reacción respecto al grupo hidroxilo. Conociendo el orden de reacción respecto al grupo hidroxilo podemos determinar la constante absoluta de velocidad para cada una de las experiencias. El método empleado para seguir la cinética de la reacción consiste en el registro de la absorbancia de la fenolftaleína, en disoluciones fuertemente básicas, en función del tiempo. La absorbancia se registra a 550 nm. Disoluciones de NaOH, en el rango de concentraciones 0.05-0.30 M, dan velocidades adecuadas de decoloración de la fenolftaleína. Para una concentración determinada de NaOH, la velocidad de decoloración aumenta a medida que lo hace la fuerza iónica. Con objeto de mantener la fuerza iónica constante se preparan disoluciones de NaOH y de NaCl de la misma concentración, 0.30 M. Para preparar disoluciones de sosa más diluidas se diluye la disolución 0.30 M con la disolución de NaCl.
Material Y Material Y EQUIPO DE LABORATORIO
-
Espectrofotómetro Matraz aforado de 250 mL Matraz aforado de 100 mL Matraces Vasos de precipitado Pipetas Cronometro Tubos de ensayo Solución de NaCl 0.3 M Solución de NaOH 0.3M
-
Fenoftaleína
Procedimiento.
1- Se realizarán realizarán cuatro experim experimentos entos con con diferentes diferentes concentraci concentraciones ones de NaOH NaOH 0.6, 0.4, 0.2, y 0.1 M. 2- Para Para una una conc concen entr traci ación ón dete determ rmin inada ada de sosa sosa la velo veloci cida dad d de deco decolo lora raci ción ón aume aument ntaa a medi medida da que que lo hace hace la fuer fuerza za ióni iónica. ca. Esta Esta depe depend nden encia cia pued puedee explicarse por el hecho de que la reacción implica la aproximación de dos iones cargado cargadoss negativ negativame amente nte,, y la repuls repulsión ión entre entre los mismos mismos dismin disminuye uye en un entorno que contiene iones inertes. Con el objeto de mantener la fuerza iónica constante se prepararán dos disoluciones estándar una de 0.6 M de NaOH y de NaCl 6M (se recomienda preparar 250 mL de la disolución de NaOH y 100 mL de la NaCl). NaCl). Las sucesiva sucesivass disolu disolucio ciones nes de sosa sosa se obtien obtienen en diluye diluyendo ndo la disolución estándar de sosa con la de NaCl. La absorbancia se determina con el espectrofotómetro a una longitud de onda de 550 nm. 3- La disolució disolución n problema problema se prepara prepara añadiendo añadiendo una una o dos gotas gotas de fenoftaleí fenoftaleína na a la disolución de sosa, se mezcla perfectamente. 4- Cuand Cuando o la disolu disolució ción n de sosa sosa es de 0.6M 0.6M la decolo decoloraci ración ón de la fenoft fenoftaleí aleína na es muy rápida por lo tanto las lecturas de absorbancia pueden tomarse cada medio minuto. 5- Para las solucio soluciones nes de 0.4, 0.4, 0.2 y 0.1 se se prepararán prepararán diluyendo diluyendo con con la solución solución de NaCl 0.6M
Resultados.
Concentración de la solución:0.6M Muestra
Tiempo (min)
Absorbancia
Concentración de la solución:0.4M Muestra
Tiempo (min)
Absorbancia
1
30
0.544
1
0.2
0.44
2
60
0.4995
2
1.2
0.356
3
90
0.4515
3
1.56
0.276
4
120
0.166
4
2.3
0.275
5
150
0.1615
5
3.17
0.244
6
180
0.2665
6
4.04
0.205
7
210
0.2135
7
4.57
0.148
8
240
0.169
8
5.54
0.117
9
270
0.131
9
6.34
0.56
10
300
0.102
10
7.32
0.091
11
330
0.077
11
8.47
0.065
12
360
0.0615
12
9.42
0.061
13
390
0.0555
13
11.28
0.063
14
420
0.045
14
13.48
0.045
15
450
0.0355
15
14.54
0.03
16
480
0.029
16
17.17
0.03
17
510
0.0255
18
540
0.0225
19
570
0.021
20
600
0.02
21
630
0.0195
Concentración de la solución:0.2M Muestra
Tiempo (min)
Absorbancia
Concentración de la solución:0.1M Muestra
Tiempo (min)
Absorbancia
1
0.03
0.383
1
0.09
0.568
2
1.17
0.322
2
0.53
0.552
3
1.55
0.336
3
2.03
0.547
4
2.46
0.304
4
3.04
0.55
5
3.39
0.234
5
3.55
0.537
6
4.45
0.242
6
4.51
0.536
7
5.3
0.32
7
5.43
0.524
8
6.24
0.201
8
7.01
0.514
9
7.06
0.191
9
7.55
0.482
10
8.03
0.169
10
9.05
0.475
11
8.47
0.15
11
10.32
0.423
12
10.26
0.139
12
11.31
0.421
13
11.01
0.122
13
12.14
0.404
14
11.55
0.124
14
13.09
0.378
15
13.21
0.016
15
14.11
0.335
16
13.54
0.056
16
15.08
0.319
17
14.44
0.052
17
16.13
0.305
18
15.2
0.052
18
17.07
0.284
19
18.15
0.265
20
19.03
0.177
21
20.12
0.18
22
20.52
0.18
23
21.41
0.177
24
20.52
0.18
Esta Establ blec ecie iend ndo o que que la reac reacci ción ón es de pseu pseudo dopr prim imer er orde orden n resp respec ecto to a la fenolftaleína. Se añadio una columna ln(Ao /At) . Y posteriormente se representa en la misma gráfica el ln (Ao /At) en función del tiempo para cada una de las series.
Concentración de la solución:0.6M Muestra 1
Tiempo (min) 0.5
Concentración de la solución:0.4M
LOG(A0/At) 0
Muestra 1
Tiempo (min) 0.2
0.037063 2
30.5
41
60.5
15
2
1.2
90.5
81
3
1.56
120.5
37
4
2.3
150.5
69
5
3.17
180.5
02
6
4.04
9
210.5 240.5
2
7
4.57
270.5 300.5 330.5 360.5 390.5 420.5 450.5 480.5 510.5
9 72 38
540.5
6 1.434568
20 21
570.5
9
10.00833
1.445564
33
29
35 28 0.830539
11
8.47
32 0.858122
12
9.42
84 0.844112
13
11.28
13 0.990240
14
13.48
55
1.413379 19
7.32
39
1.383416 18
10
92
1.329058 17
81
0.684411
78
1.273200 16
6.34
17
1.185370 15
9
73
1.082386 14
5.54
0.104735
0.991305 13
8
6
0.946723 12
0.575266 -
0.849108 11
96
0.618327 0.726998 10
82 0.473190
0.507712 8
85 0.331698
0.406201 7
98 0.256062
0.309901 6
59 0.204119
0.527426 5
68 0.202543
0.515490 4
0 0.092002
0.080941 3
LOG(A0/At)
16 1.166331
15 16
14.54
42
17.17
1.16633142
Concentración de la solución:0.2M Muestra 1
Tiempo (min) 0.03
Concentración de la solución:0.1M
LOG(A0/At) 0
Muestra 1
Tiempo (min) 0.09
0.075342 2
1.17
9
1.55
5
2
0.53
2.46
19
3
2.03
3.39
92
4
3.04
4.45
41
5
3.55
5.3
09
6
4.51
6.24
72
7
5.43
7.06
41
8
7.01
8.03
07
9
7.55
8.47
51
10
9.05
10.26
97
11
10.32
11.01
94
12
11.31
11.55
09
13
12.14
13.21
79
14
13.09
13.54
75
15
14.11
18
14.44 15.2
53 0.250557
16
15.08
0.867195 17
54 0.229303
0.835010 16
97 0.176856
1.379078 15
24 0.147966
0.489777 14
97 0.130066
0.496838 13
73 0.128007
0.440183 12
3 0.077654
0.407107 11
22 0.071301
0.355312 10
05 0.043385
0.302165 9
55 0.035017
0.280002 8
05 0.025183
0.240776 7
65 0.024374
0.199383 6
01 0.013985
0.213982 5
26 0.016361
0.100325 4
0 0.012409
0.056859 3
LOG(A0/At)
65 0.270048
43
17
16.13
5
0.867195
18
17.07
0.30103
43
0.331102 19
18.15
46 0.506375
20
19.03
07 0.499075
21
20.12
83 0.499075
22
20.52
83 0.506375
23
21.41
07 0.499075
24
20.52
83
Graficas correspondientes correspondientes a cada serie, mediante el método integral ajustando a una ecuación lineal los datos obtenidos.
0.6M
0.2M
0.4M
0.1M
CALCULOS. Determinar: 1- La const constant antee de veloc velocida idad d de reacc reacción ión Debido a que los datos se ajustan a una ecuación lineal de la forma: y =a+bx En donde ,la constante de velocidad está representada por la pendiente de la línea recta siempre y cuando esta tenga un buen ajuste. Por lo antes mencionado las constantes de velocidad para cada serie fueron obtenidas gráficamente son las siguientes. Para la concentracion K(1/min) 0.6M .0027 0.4M .0964 0.2M .0518 0.1M .0184
2- La veloci velocidad dad de reacci reacción ón de decolo decoloraci ración. ón. Para la concentracion Velocidad de reacción de decoloración. 0.6M v = 0.0027[P2-]1 0.4M V=.0964[ P2-]1 0.2M
V=.0518[P2-]1
0.1M
V=0.0184 [P2-]1
3- Comparar Comparar las las velocidades velocidades obtenidas obtenidas gráficamente. gráficamente. 4- Comprobar Comprobar que que la fuerza fuerza iónica es la misma misma en todos todos los experim experimentos entos..
Discusión . Es
posible
que
existan
variac iaciones
en
las
lecturas
y
espectrofotómetro, los cuales intervengan en los datos reportados. Conclusiones. Conclusiones.
errore rores s
del
