Cinética por espectrofotometría
Enviado por Victoria Gijada • 22 de Marzo de 2019 • Prácticas o problemas • 1.843 Palabras (8 Páginas) • 642 Visitas
Cinética por espectrofotometría
Lisset Castillo Valdés, Paola Gamez Suarez, Victoria Gijada Celiseo, Marlen Muñoz Méndez y Maetzi Zempoaltecatl Pérez. Profesor: Fernando Ramos Mendoza.
Facultad de Ciencias Químicas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla.
Fecha: Octubre 10, 2018[pic 1]
- Introducción
La cinética química estudia las velocidades y mecanismos de reacciones químicas, estudia sistemas fuera del equilibrio, por lo que no es parte del campo de la termodinámica, sin embargo, para comprender un sistema químico, deben considerarse conjuntamente estas dos áreas de estudio.
La cinética química de una reacción homogénea, es decir que se da por completo en una sola fase, estudia reacciones en fase gaseosa o que se encuentran en disolución, las cuales se dan dentro de un sistema cerrado, a volumen constante, además debe considerarse que dentro del sistema no existan intermediarios o si los hay, que se encuentren en concentraciones despreciables.
La velocidad de reacción se establece considerando la reacción homogénea:
[pic 2]
Donde las letras minúsculas son los coeficientes estequiométricos de las especies químicas representadas con las letras mayúsculas, entonces la velocidad de reacción r de esta reacción está dada por la expresión:
[pic 3]
Las unidades comunes de r son moldm-3s-1 y molcm-3s-1.
Otra forma de expresar la velocidad de reacción se da en relación únicamente de los reactivos y es la ecuación siguiente:
[pic 4]
Los exponentes son números enteros o semienteros, estos coeficientes corresponden a los llamados órdenes parciales de reacción y la suma de ellos es igual al orden total de reacción n:[pic 5]
[pic 6]
Generalmente, estos coeficientes son 0,1 y 2.
La constante k es llamada constante cinética o coeficiente de velocidad, este factor depende de la presión y en gran medida de la temperatura de reacción. Dado que r tiene unidades de concentración por tiempo, en la ecuación las unidades de k son de , regularmente esta se expresa en .[pic 7][pic 8]
Las ecuaciones cinéticas son expresiones que dan r en función de las concentraciones, a una temperatura dada. Las ecuaciones cinéticas se deducen a partir de la igualdad de las dos fórmulas antes dadas:
[pic 9]
Las ecuaciones cinéticas y las unidades del coeficiente de velocidad cambian de acuerdo al orden total de la reacción estudiada, sin embargo, todas cumplen las características antes mencionadas.
Para deducirlas se debe tomar en cuenta la suposición del orden de reacción al que pertenece, es decir si el término de la concentración de A es [A], [A]2 o incluso si es [A]0, y dado que son ecuaciones diferenciales de A respecto a t, deben integrarse las expresiones, todo esto para calcular la concentración en la fórmula de . Haciendo todo el procedimiento de cálculo y algebra, podemos concluir la siguiente tabla con las ecuaciones para calcular las concentraciones y las ecuaciones cinéticas características de cada orden de reacción:[pic 10]
Orden(n) | Ecuación para determinar la concentración | Ecuación cinética |
n=0 | [pic 11] | [pic 12] |
n=1 | [pic 13] | [pic 14] |
n=2 | [pic 15] | [pic 16] |
- Metodología
Determinación del orden parcial de reacción:
Se conectará el espectrofotómetro para dejarse calentar mientras que está cerrada; mientras se prepara una disolución de yoduro de potasio de la cual se tomara una alícuota de 5 mL en la primera celda hasta la marca, cuando ya se haya calentado el espectrofotómetro se introducirá la celda, ésta servirá para calibrarlo.
Se preparará una disolución de 10 mL 50:50 de yoduro de potasio y persulfato de potasio, agitar tomando rápidamente el tiempo de reacción para tomar una alícuota que se pondrá en el espectrómetro.
Anotar los diferentes valores de absorbancia cada 2 minutos durante 30 minutos en el espectrofotómetro; al final medir la temperatura de la disolución inicial de yoduro de potasio y persulfato de potasio.
- Resultados y discusión.
Las mediciones realizadas en este laboratorio fueron hechas a una presión atmosférica de 779 mm Hg y a una temperatura de 26° Celsius. Como datos tenemos: la distancia que recorre el haz de luz es de 1 cm, la concentración de la solución de KI es de 0.015 M y la absorbancia de la solución de I2 es de 0.488 (Suponiendo que es a los 30 minutos transcurridos se terminó a formación de I).
Primero, para obtener el coeficiente de absortividad de I2 despejaremos la siguiente fórmula:
A= bc[pic 17]
En donde:
A= Absorbancia
=Coeficiente de absorbitividad [pic 18]
b= Distancia que recorre el haz de luz
c= Concentración
Despejamos para obtener el coeficiente de absortividad de I2 [pic 19]
= [pic 20][pic 21]
Sustituyendo los datos obtenemos:
= = 32.5333 cm-1 lt mol-1[pic 22][pic 23]
Ahora determinaremos el orden de reacción realizando cálculos correspondientes; primeramente, para obtener la columna de concentración de I2 de la Tabla1.- utilizamos la fórmula A= bc, realizamos un despeje y obtenemos [pic 25][pic 24]
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