Cinética de Oxidción de Etanol por Cr (VI)

Comisión Nº: 138

Integrantes: Alfaro Marcelo, Ardanza Juan Ignacio

Fecha: 11/05/10

Trabajo Práctico Número 6

Cinética de Oxidción de Etanol por Cr (VI)

Objetivos:

El principal objetivo en este TP es determinar el orden de reacción y la constante de velocidad de una reacción química, a partir de la oxidación de etanol por Cr (VI).

Reacciones:

Tanto el orden como la constante de velocidad, se calcularon a partir de la oxidación de etanol (CH3CH2OH) con cromato ácido (HCrO4-), por acción del Cr (VI). Dicha reacción puede ser expresada de la siguiente manera:

3 CH3CH2OH + 4 HCrO4- + 16 H+ 3 CH3COOH + 4 Cr3+ + 13 H2O (1)

Si bien el ión cromato ácido se encuentra en equilibrio en medio ácido con el ión dicromato (Cr2O72+), en las condiciones de trabajo puede considerarse que todo el cromo está como HCrO4-, y la variación de su concentración puede averiguarse a partir de la absorbancia de la solución (considerando que ésta es la única especie que absorbe o que el resto lo hacen en un orden de magnitud despreciable). La concentración y la absorbancia del HCrO4- están relacionadas por la ley de Lambert-Beer, según la cual existe una relación de proporcionalidad directa entre ambas.

* Ley de velocidad para la reacción de oxidación en estudio:

v = k [HCrO4-]a [CH3CH2OH]b [H+]c (2)

* Condiciones experimentales de trabajo: se utilizaron concentraciones de alcohol y de ácido mucho mayores a la del oxidante (HCrO4-), por lo que se pueden considerar –para los cálculos posteriores- como prácticamente constantes (las variaciones en la concentración son muy pequeñas).

En función de las condiciones experimentales, la ley de velocidad puede reformularse de la siguiente forma:

v = k’ [HCrO4-] a , siendo k’ = [CH3CH2OH]b [H+]c (3)

Experiencia:

Materiales y reactivos: - Bureta de 10ml

- Pipetas aforadas de 1ml y 2 ml

- Erlenmeyers de 125ml

- Cronómetro

- Etanol 0,4M y 0,8M (soluciones acuosas)

- K2Cr2O7 0,002M en H2SO4 4M

Las absorbancias fueron medidas en un espectofotómetro.

En primer lugar se prepararon las concentraciones necesarias de reactivos, y se dejó estabilizar el espectofotómetro a una longitud de onda (() de 350nm. Luego colocamos una cubeta con el solvente puro (H2SO4), para ajustar el cero de la absorbancia (A).

Preparamos las soluciones e inmediatamente después de haber agregado el etanol, disparamos el cronómetro, agitando el erlenmeyer para homogeneizar la solución. Esta misma solución la colocamos en una cubeta en el espectrofotómetro y registramos las absorbancias cada 15 segundos durante 20 minutos (para las experiencias 1 y 2) y 10 minutos (para las experiencias 3 y 4). El esquema de trabajo utilizado fue el siguiente:

|Experiencia |ml de K2Cr2O7 0,002M |ml de H2SO4 4M |ml de Etanol 0,4M |ml de Etanol 0,8M |

|1 |2 |8 |1 |------------------ |

|2 |1 |9 |1 |------------------ |

|3 |2 |8 |------------------ |1 |

|4 |1 |9 |------------------ |1 |

Entonces, para cada experiencia realizamos 3 gráficos diferentes con el objetivo de determinar el orden de reacción respecto de HCrO4- mediante el método integral: el primer gráfico fue de absorbancia (A) en función del tiempo, el segundo de “lnA” vs. tiempo y el tercero de “1/A” en función del tiempo. En base a estos gráficos, aquel que diera una recta, es decir, el que refleje una relación lineal entre las variables representadas, será el que corresponda al mencionado orden de reacción (“0”, “1” o “2” respectivamente). Luego, pudimos observar que el gráfico de “lnA” en función del tiempo es el que es, o mas se asemeja, a una recta, por lo que se puede decir que la reacción en estudio es de primer orden (o “pseudo” primer orden en realidad, ya que la pendiente de dicho gráfico no representa “k” sino “k’”) respecto de HCrO4-. También a partir de los gráficos realizados pudimos conocer justamente el valor de la pendiente de dichas rectas (“k’”) para cada experiencia.

A su vez, luego, a partir de la ecuación de la recta otorgada por la computadora, averiguamos los respectivos valores de “k’”.

Finalmente, con estos valores obtenidos gráficamente, y conociendo las respectivas concentraciones iniciales de H2SO4 y de etanol para cada experiencia, pudimos averiguar analíticamente el orden de reacción respecto de etanol, empleando el método cinético diferencial.

Resultados:

|Experiencia |Cº de K2Cr2O7 |Cº de H2SO4 |Cº de Etanol |Orden |Constante “k’” |Orden |t ½ |

|

...