La determinación experimental de la ley de velocidad de la reacción de yodación de la acetona

• Objetivos

Comprender que la composición de un sistema reaccionante cambia con el tiempo.

 Seleccionar las variables que permiten determinar el cambio de la composición con el tiempo.

 Elegir la técnica analítica adecuada para determinar los cambios en la composición del sistema reaccionante.

 Encontrar un modelo matemático (ley de rapidez) aplicando el método integral. Explicar el fundamento del método de aislamiento de Ostwald y su totalidad en el diseño de un estudio cinético.

• Problema a resolver

Determinar la ley experimental de rapidez de la reacción de yodación de la acetona.

• Introducción

En disolución acuosa la reacción de iodación de la acetona (Acet), catalizada por ácido, puede escribirse como:

CH3 − CO − CH3 + I2 H+ ⎯ → ⎯ ⎯ CH3 − CO − CH2I + HI

Esta reacción procede en varios pasos, siendo los dos primeros de ellos el equilibrio ceto-enólico en medio ácido. El siguiente paso (3) consiste en la reacción entre el enol y el iodo

CH3-CO-CH3 + H+ 1 ← → ⎯ CH3-COH+-CH3 2 ← → ⎯ CH3-COH=CH2 + H+ CH3-COH=CH2 + I2 3 ⎯ → ⎯ CH3-COCH2I + IH Los pasos (1) y (3) son rápidos mientras que (2) es lento. De modo que la reacción es de orden cero respecto al iodo. La velocidad de la reacción puede expresarse: v = − d[I2] dt = kabs[ Acet]α[H+]β[I2] γ (1) en la α, β y γ, son los órdenes respecto a la acetona, los protones y el iodo. En las condiciones de la práctica, la acetona y el ácido están presentes en gran exceso respecto al I2, por lo que se puede considerar que sus concentraciones permanecen constantes a lo largo de la reacción, de forma que se puede seguir la cinética respecto del iodo (reactivo test o indicador). Estamos utilizando el método de aislamiento de Ostwald.

• Metodología experimental

Para determinar el cambio de composición se prepararon dos soluciones, una con 4ml de la solución de yodo-yodurada, a la cual se le agrego con ayuda de una probeta una mezcla con 4ml de acetona y 2ml de HCl. La segunda solución se preparó con 2ml de la solución de yodo yodurada y se dejaron igual los volúmenes de acetona y HCl.

Se calibró el espectrofotómetro con agua destilada, al adicionar la mezcla de acetona y HCl al vaso de precipitados con la solución de yodo se iniciaba el cronometro para medir el tiempo en que se iba efectuando la reacción, la cual se mezclaba un poco y se ponía en la celda, posteriormente se colocaba dentro del espectrofotómetro.

Se realizaron mediciones de absorbancia a partir de una longitud de onda de 460nm y cada minuto se iba anotando el valor de absorbancia correspondiente en la tabla 1 durante 20 minutos. Se repitió el mismo procedimiento con las segundas soluciones.

• Resultados

Tabla 1

t(min) ABS C (x) Ln C(x) 1/C(x)

1 0,358 0,0143 -4,24749574 69,9300699

2 0,34 0,0136 -4,29768549 73,5294118

3 0,31 0,0124 -4,39005881 80,6451613

4 0,282 0,0112 -4,4918415 89,2857143

5 0,255 0,0102 -4,58536756 98,0392157

6 0,227 9,08E-03 -4,70168109 110,132159

7 0,2 8,00E-03 -4,82831374 125

8 0,173 6,92E-03 -4,97333951 144,508671

9 0,146 5,84E-03 -5,14302448 171,232877

10 0,119 4,76E-03 -5,34750761 210,084034

11 0,095 3,80E-03 -5,57275421 263,157895

12 0,071 2,84E-03 -5,86395123 352,112676

13 0,049 1,96E-03 -6,23481081 510,204082

14 0,029 1,16E-03 -6,75933527 862,068966

15 0,015 6,00E-04 -7,4185809 1666,66667

16 0,007 2,80E-04 -8,18072095 3571,42857

17 0,004 1,60E-04 -8,74033674 6250

Grafico Orden Cero

Grafico Primer Orden

Grafico Segundo Orden

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