PRÁCTICA No. 4 CINÉTICA POR ESPECTROFOTOMETRÍA ESPECTROFOTOMETRÍ A INTRODUCCION: Velocidad de reacción.- Se define como la cantidad de sustancia que reacciona por unidad de tiempo, una reacción química típica: aA + bB → pP + qQ
(a, b, p, y q) representan los coeficientes estequiométricos, mientras que las letras mayúsculas representan a el reactante (A y B) y los productos (P y Q). De acuerdo a la IUPAC la velocidad de reacción v (también r o R) de una reacción química que se da en un sistema cerrado bajo condiciones de volumen constante, sin que haya acumulación de intermediarios de reacción, está definida por:
La velocidad de reacción es siempre positiva. El signo '-' está presente en los términos que involucran a los reactantes porque la concentración de reactante disminuye en el tiempo Curva cinética primaria de velocidad de una reacción.A medida que avanza la reacción, se va agotando la cantidad de sustrato y va disminuyendo la cantidad de producto que se genera por unidad de tiempo (disminuye la velocidad de la reacción), lo que se manifiesta en forma de curva asintótica (línea recta que se aproxima continuamente en función a otra variable, es decir que la distancia entre las dos tiende a cero, a medida que se extienden indefinidamente. en la gráfica.
La pendiente representa, en el período inicial, la velocidad de la reacción. La zona de la meseta representa el equilibrio de la reacción.
Molecularidad y orden de reacción.- Experimentalmente se demuestra que las velocidades de reacción dependen de la temperatura, la presión y las concentraciones de las especies implicadas. Por consiguiente para la velocidad de reacción del componente A podemos escribir: (-r)A=f(t,p,c) Estas variables están relacionadas en el sentido de que la presión queda determinada dada la temperatura y la composición. (-r)A=f(t,c) Uno de los requisitos previos que establecimos fue el de mantener la temperatura constante en nuestros reactores para realizar el estudio cinético Método de aislamiento.- Se basa en realizar una secuencia controlada de experimentos. Para determinar a se parte de [A]0.[B]0, [C]0, ..., de forma que la c de todos los reactivos excepto A permanece casi cte. En este caso: de modo que la cinética es de pseudo-orden a en el componente elegido. Pseudo-orden de reacción.- La velocidad v de una reacción química v = k[A]m[B]n Si la concentración de A o B se mantiene constante, entonces la velocidad puede expresarse en los siguientes términos: v = k’[B]n ó v = k’’[A]m siendo k’ y k’’ las constantes de pseudo n -orden y pseudo m-orden respectivamente. Esta expresión permitirá calcular los órdenes parciales de reacción “m” y “n”.
Ecuación integrada de velocidad de una reacción de orden 0 y 1. La ecuación de velocidad: que integrada: • donde [A]0 es la concentración en el instante t0, y [A] es la correspondiente en un instante arbitrario t; ak º kA. Cinética de orden 1
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. HIPOTESIS: Podremos determinar nuestro orden parcial de la reacción entre persulfato de potasio y yoduro de potasio mediante el método de aislamiento utilizando las lecturas de los valores de absorbancia de nuestra celda que observaremos en el espectrofotómetro. MÉTODO DE INVESTIGACIÓN: Espectrofometría en región visible a 465 nm. MATERIAL: REACTIVOS: 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 10 lecturas. 8. Sacar la celda, limpiarla con agua y apagar el equipo.
