Reacción del cromato y el alcohol etílico

Estudio de la reducción del ion cromato cuando reacciona con el etanol, usando la técnica de espectroscopia visible

Objetivo general:

Determinar el pseudo-orden del ion cromato en solución a partir de una reacción redox, utilizando la técnica de espectrometría visible.

Objetivos específicos:

-Realizar las gráficas para Ln IHCrO-I vs t y 1/(IHCrO-I) vs t

-Calcular en función de r^2 el orden de la reacción

-Determinar la constante de velocidad.

Marco teórico:

Para empezar este informe, se deben tener claros algunos conceptos y definiciones, las cuales nos ayudaran a tener un mejor entendimiento de lo que sucederá en el transcurso de la práctica, además nos proporcionará herramientas para poder hallar los valores o datos que nos serán de utilidad para la construcción de gráficas explicativas, primeramente, debemos conocer en que consiste la cinética química, esta es el área de la química que tiene relación con la rapidez o velocidad con la que ocurre una reacción química, en otras palabras definiremos la cinética como la velocidad de reacción, la cual es el cambio en la concentración de un reactivo o de un producto con respecto al tiempo (M/s) (libro      ).

En la siguiente figura se muestra la disminución en el número de moléculas de A y el incremento en el número de moléculas de B con respecto al tiempo. En general es más conveniente expresar la velocidad de reacción en términos del cambio en la concentración con respecto al tiempo. Así para la reacción A---🡪B la velocidad se expresa como: [pic 1]

Donde      [A] Y        [B]  son los cambios en la concentración (molaridad) en un determinado periodo      t.[pic 2][pic 3][pic 4]

[pic 5]

Como las reacciones químicas pueden llegar a ser homogéneas (cuando estas ocurren en una sola fase) o heterogéneas (cuando ocurren entre fases diferentes). Las reacciones homogéneas en solución acusa como: aA + bB + cC -----🡪  dD + eE no se realizan en un solo paso molecular, sino que hacen falta varios, esto ocurre casi siempre en todas las reacciones que incluyen más de dos o tres moléculas reactantes. Para la reacción anterior podemos expresar la siguiente ecuación como respecto a la cinética química:  [pic 6]en esta ecuación K representa a la constante específica de velocidad, y m, n, p, representan los órdenes parciales de cada reactivo (la suma de ellos corresponde al orden total de la reacción)

Para determinar los órdenes de la ley de velocidad anteriormente nombrados (m, n y p), se recomienda un procedimiento que nos permita aislar cada uno de los componentes de la reacción. Así todas las especies que serán estudiadas, menos una, están en mayores concentraciones con respecto al reactivo que estamos analizando, que puede suponerse que éstas permanecen constantes durante la reacción, ejemplo, en la ecuación antes señalada, si [A] y [B] son mayores que [C] entonces la ecuación  [pic 7]se transforma, ya que simplifica para un solo reactivo, de la siguiente forma:

[pic 8]se dirá entonces que la reacción es de pseudo. El orden de la reacción aparente con respecto a la especie que se obtuvo comparando los datos medidos del avance de la reacción con el predicho por las matemáticas de la ley de velocidad para primer orden y segundo orden. Cuando se analiza la ecuación matemática para el primer orden y segundo orden obtenidas de la ley integrada. Para una cinética de primer orden p=1 se tiene la ecuación siguiente:

[pic 9]donde Ct0 y Ct son las concentraciones del reactivo en los tiempos t0 y t.

Al graficar Ln Ct en función del tiempo se obtienen una línea recta cuya pendiente es de –K, como la siguiente gráfica:

[pic 10]

Gráfica 1er orden

Para una cinética de segundo orden y ocurre con un solo reactivo (p=2) se tiene la siguiente ecuación:

[pic 11]Graficando el inverso de la concentración del reactivo en función del tiempo se obtiene una línea recta cuya pendiente es K,

[pic 12]

Grafica de 2do orden

También necesitamos hablar de la absorción de la radiación, la llamada absorción selectiva de radiación electromagnética por una solución, cuando es atravesado por un haz de luz provoca que la radiación emergente difiera del incidente. Nosotros nos enfocaremos en la radiación visible, esta diferencia es frecuentemente obvia a simple vista, por ejemplo, una luz blanca observada a través de una solución de sulfato de cobre aparece azul debido a que los iones cúpricos interaccionan con ella y absorben los componentes rojos del haz mientras se trasmite las porciones azules de la radiación, por lo cual se puede decir que la absorción en la región de la longitud de onda que se considera es el resultado principal de transiciones electrónicas en las que los electrones externos o de enlace son elevados a niveles de energía más altos. La radiación electromagnética es una forma de energía que puede ser descrita en función de sus propiedades ondulatorias, se debe recordar que la frecuencia de la radiación electromagnética (y) está relacionada con la longitud de onda de un haz ( Landa ) por medio de la velocidad de la radiación (C)

[pic 13]

Debemos mencionar también el llamado espectro electromagnético, este cubre un inmenso intervalo de longitudes de onda, y el rango correspondiente a la región visible es pequeño, este abarca desde 370nm hasta 800nm. La absorción de la radiación por un sistema puede ser descrita por medio de una representación de la absorción por un sistema puede ser descrita por medio de una representación de la absorción como función de la longitud de onda. Existen diferentes factores que influyen sobre la intensidad que se transmite, como la intensidad incidente, la concentración de la solución y el recorrido del haz a través de la solución. Los espectros de absorción están caracterizados por el porcentaje de transmitancia (T) o la absorbancia (A) de la muestra a una longitud de onda dada, estas se pueden expresar como:

[pic 14]

Una muestra completamente transparente (como lo es el agua) debe tener %T=100 y A=0, mientras que una muestra totalmente opaca debe tener %T=0 y A=Infinito. Como la absorbancia está relacionada con el recorrido del haz de luz dentro de la muestra y con la concentración de las moléculas absorben mediante la ley de Beer-Lambert: [pic 15]en esta ecuación E es la constante de proporcionalidad y también se le denomina la absortividad molar (si la concentración está en moles/Litro), la cantidad de E es una propiedad del material que absorbe, la cual varía con la longitud de onda en forma característica, el valor dependerá poco del disolvente y de la temperatura. Debemos tener en cuenta que, para mediciones cuantitativas, es de gran importancia graduar las celdas, de tal modo que pueda hacerse una corrección por cualquier pequeña diferencia en la longitud del trayecto entre la celda que contiene la muestra y la que contiene el disolvente. Debemos tener también un conocimiento breve del equipo que se usará para esta práctica, este equipo es el espectrómetro 20 o spectronic 20, el cual se ve de la siguiente forma:

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