Ley Experimental De La Rapidez

•Objetivo General

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

•Objetivos 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.

•Problema

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

•Cuestionario Previo

Explicar qué es un reactivo limitante

Es el reactivo que está presente en la cantidad estequiométrica más baja en una reacción química. Según el consumo total de este reactivo, se encuentra limitada la cantidad de producto que se puede formar.

Definir ecuación de rapidez.

Para una reacción química mA+nB→C+D, la ecuación de rapidez (o de velocidad) o ley de velocidad es una expresión matemática usada en cinética química, la cual relaciona la velocidad de una reacción con la concentración de cada reactante. Se tiene que:

Ley de velocidad→v=k[A]^m' [B]^n'

Los exponentes “m’” y “n’” al cual aparece elevada la concentración de reactivos en la ley de velocidad recibe el nombre de orden de reacción respecto al reactivo “A” y “B”, y “k” es la constante de rapidez de reacción (o rapidez específica).

Definir orden de reacción

Está definido como la suma de los exponentes de las concentraciones en la ley de velocidad de la reacción. Este también es llamado orden total de reacción, pues el orden depende del reactivo que se analice. El orden de las reacciones se determina experimentalmente.

Definir constante de rapidez

Es el término “k” de la ecuación de rapidez; se denomina velocidad específica de reacción, coeficiente de velocidad, constante de velocidad o constante cinética. Es una constante de proporcionalidad entre la velocidad de reacción y la concentración de los reactivos. Por definición es independiente de las masas de las sustancias participantes pero depende de todas las demás variables que influyen sobre la velocidad de reacción. Se expresa de la siguiente manera:

k=(velocidad de reacción)/[reactivos]

-Unidades de “k” (mol/L) (s)

Escribir las ecuaciones para los órdenes 0, 1º y 2º para una reacción de tipo A→B

0 orden v=k_0 [A]^0 y [A]=[A]_0-k_0 (t)

1^o orden v=k_1 [A] y ln[A]=ln[A]_0-k_1 (t)

2^o orden v=k_2 [A]^2 y 1/[A] =1/[A]_0 +k_2 (t)

Explicar qué proporcionalidad guarda la rapidez y la concentración en una reacción de 0, 1º y 2º orden

0 orden. No tiene ninguna dependencia la velocidad con respecto a la concentración.

1º orden. Tienen una relación lineal la velocidad y la concentración, es la ecuación de la recta.

2º orden. La velocidad tiene una dependencia cuadrática respecto a la concentración.

. ¿Cuál es la estructura química de la acetona?

La acetona o propanona o dimetil cetona es un compuesto químico de fórmula química CH3(CO)CH3 del grupo de las cetonas que se encuentra naturalmente en el medio ambiente. A temperatura ambiente se presenta como un líquido incoloro de olor característico. Se evapora fácilmente, es inflamable y es soluble en agua. La acetona sintetizada se usa en la fabricación de plásticos, fibras, medicamentos y otros productos químicos, así como disolvente de otras sustancias químicas.

¿Qué longitud de onda absorbe el yodo?

Longitudes de onda 460nm.

¿Cómo se podrían expresar las ecuaciones integradas de rapidez de los diferentes órdenes, en función de absorbancias en lugar de concentraciones y cómo justificarías esta sustitución?

ABSORBANCIA=(ε×b)×c

En donde:

ε: Coeficiente de absorción molar (M-1 cm-1)

b: Paso óptico, anchura de la celda que contiene la muestra (cm)

c: Concentración de la especie de la cual estamos midiendo la absorbancia (M)

Entonces, si despejamos la concentración de la fórmula de Absorbancia, queda de la siguiente manera:

c=ABSORBANCIA/((ε×b) )

Y en una reacción de tipo A→B, se sustituye esta nueva expresión para cada ecuación de los distintos órdenes, se tiene que:

0 orden v=k_0 [ABSORBANCIA/((ε×b) )]^0 del componente A

1^o orden v=k_1 [ABSORBANCIA/((ε×b) )] del componente A

2^o orden v=k_2 [ABSORBANCIA/((ε×b) )]^2 del componente A

•Propuesta de Diseño Experimental

Podemos determinar la ley de rapidez de reacción por un experimento donde se mida el cambio en concentración de una especie como función de tiempo. Si la especie es un reactivo (R), la concentración del mismo disminuye con el tiempo y si la especie es un producto (P), la concentración aumenta con el tiempo. Conforme transcurra el tiempo la concentración irá disminuyendo debido a la reacción que se está llevando a cabo. Las variables que tiene el experimento son la concentración y el tiempo.

En un vaso de precipitados mezclar 8 mL de acetona 1.33 M y 4 mL de HCL 0.323 M.

Agregar al vaso los 8 mL de la solución de yodo-yodurada 0.002M y en ese momento accionar el cronómetro, mezclar rápidamente y trasvasar la solución de reacción a la celda (un 80% del volumen total de la celda).

Hacer determinaciones de

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