Practica 5 de Cinetica

7/25/2019 Practica 5 de Cinetica

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UNIVERSIDAD MICHOACANADE SAN NICOLAS DE HIDALGO

FACULTAD DE INGENIERA QUIMICA

LABORATORIO DE CINETICA QUIMICA Y CATALISIS

PRACTICA No. 5

CINETICA DE LAS REACCIONES DE PRIMER ORDENEstudio de la Cintica de la Reaccin de Hidratacin del

Anhdrido Actico por el Mtodo Colorimtrico.

Laboratorista: Teresa Reyes Reyes

Melba Yulay Jimnez Carrillo

Matricula: 0708247C

Modulo:03

Seccin: 01

14 de marzo del 2014, Morelia, Mich.


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INTRODUCCIN

El orden de una reaccin nos indica la dependencia de la velocidadde una reaccin con respecto a la concentracin de cada uno de los

reactivos presentes en el sistema reaccionante. Manteniendoconstantes temperatura, presencia de enzima, etc.

El orden de una reaccin es un valor que se determinaexperimentalmente. La cintica qumica estudia las velocidades de lasreacciones qumicas y los mecanismos a tres de los cuales estas seproducen. La velocidad de reaccin es la velocidad con la quedesciende la concentracin de un reactivo o aumenta la de unproducto en el curso de la reaccin.

Reactivos productosSegn la ley de accin de masas la velocidad de cualquier reaccinmono molecular

oductosA Pr El mtodo colorimtrico se utiliza en los laboratorios qumicos paradeterminar la concentracin de un compuesto incgnita, midiendo laabsorbancia que produce la muestra a un determinado color.Se confecciona una curva con las absorbancias que producen muestrassintticas que tienen cantidades conocidas del mismo compuesto y porcomparacin se determina la concentracin.

La hidratacin es el proceso por el cual el agua se combina qumicamentecon un compuesto. Cuando las molculas de agua se introducen a travsde las redes cristalinas de las rocas se produce una presin que causa unaumento de volumen, que en algunos casos puede llegar al 50%.Cuando estos materiales transformados se secan se produce el efectocontrario, se genera una contraccin y se resquebrajan.Para el caso especfico de la qumica orgnica es, en concreto, unaadicin de agua o sus elementos H y OH a una especie qumica orgnica.

OBJETIVOS

Mediante el mtodo colorimtrico, determinar el orden de la reaccin,la constante especfica de velocidad de reaccin y la energa deactivacin de la hidrolisis del anhdrido actico, por el mtodo analticoy grfico.


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DATOS

Temperatura 25 CLongitud de onda 600 nm

No de

Matraz

[I2] Cantidad de

solucin de I2para dilucin

Transmitancia Densidad

ptica

1 0.09897 - 1.0160.069

2 2.4485x10-2 - 8.640.071

3 1.22425x10-3 - 550.089

4 6.12125x10-3 - 72.450.14

5 3.060625x10-

3

- 84.72

0.266 1.536312

x10 -3- 85.36

1.0617 7.6516x 10 -4 - 81.39

1.973

Los resultados de las observaciones y clculos se renen en una tablasegn el modelo:

Temperatura del experimento: 25 CMuestra pesada de anhdrido actico: ---Tiempo inicio de disolucin: 0minTiempo final de disolucin: 115 segResultados obtenidos:T= 16 CMediciones a 600 nm

Los resultados de las observaciones y clculos se renen en una tabladel experimento: 16C.

MEDICIN TIEMPO(seg)

ABSORBANCIA

1 10 0.0232 20 0.0323 90 0.078


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4 320 0.1365 1010 0.1696 2210 0.1937 4610 0.195

Primero con la curva de calibracin se puede calcular la concentracindel anhdrido actico.

[I2] vs ABS

Sacando Ln de la concentracin tenemos:

tiempo (seg) ln Ca

2.302585093 -2.673648772.995732274 -2.6450754

y = 0.0004x + 0.0216

R = 0.984

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 1000 2000 3000 4000 5000

ABS

[I2]

TIEMPO(seg)

(I)M=(Ac)M

10 0.06920 0.07190 0.089

320 0.141010 0.262210 1.0614610 1.973


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4.49980967 -2.419118915.768320996 -1.966112866.91770561 -1.347073657.700747795 0.059211868.435983136 0.67955523

La ecuacin es:y = 0.5284x - 4.3887

Donde:=ln C=tiempoa= -4.388696=1=0.528434 1=0.528434=0.9178

TABLAS DE LAS DIFERENTES TEMPERATURAS:

Se trabajo a una temperatura de 8C:

t (seg) Abs [I] = [Ac] Ac = Ca0 ln Ca10 0.142 0.04897 0.04897 -3.0165474120 0.164 0.024485 0.024485 -3.7096945930 0.182 0.0122425 0.0122425 -4.4028417740 0.209 0.00612125 0.00612125 -5.0959889550 0.225 0.00306063 0.00306063 -5.789134560 0.232 0.00153031 0.00153031 -6.48228495

y = 0.5284x - 4.3887

R = 0.8425

-3.5

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

0 2 4 6 8 10

lln

Ca

tiempo


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70 0.24 0.00076516 0.00076516 -7.1754256

A=-6.866569 B=-0.00168=K1 r=0.97813

CONCLUSIONES.

En esta prctica se determin el orden de la reaccin, la velocidad dereaccin y la energa de activacin empleando el mtodo colorimtrico,el cual resulta bastante til. Ya que el procedimiento realizado fuesumamente sencillo, adems de prctico tambin proporciono los datos

necesarios para poder realizar los clculos.

CUESTIONARIO.

1.- Cules son las leyes que forman la base del mtodo colorimtrico deanlisis?

La ley de Beer y la ley de Lambert.

2.- Qu es la densidad ptica de una solucin y de que depende ella?

Es la medida de la absorcin, lo cual se refiere a Un fotn de la radiacinpuede ser absorbido por una molcula slo s interacta con sta.Densidad ptica o absorbancia es la radiacin electromagnticaabsorbida por las molculas, iones o tomos de una muestra se desplazande un estado energtico permisible a otro. Depende de lasconcentraciones de las soluciones.

y = -0.4403x + 1.2766

R = 0.9269

00.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0


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3.- En qu consiste el principio de funcionamiento delfotoelectrocolorimetro?

Las determinaciones colorimtricas se basan en la comparacin de laabsorbancia o transmitancia de la luz. La fuente de luz es una lmpara a

baja presin de un gas. Este mtodo y funcionamiento del aparatodetermina el mximo pico de absorcin a una determinada longitud deonda caracterstica.

4.- Cmo puede verificarse el orden de la reaccin y calcularse laconstante de su velocidad por el mtodo grafico?

Con la ecuacin empleada para reacciones de primer orden, solo que seutilizaran las absorbancias en lugar de las concentraciones, se graficaranabsorbancia en funcin del tiempo.

5.- La cintica de hidrlisis de 1-cloro-1-metilcicloundecano en el alcoholetlico al 80% a 25 C se ha estudiado mediante la valoracin del cidoformado despus de ciertos intervalos de tiempo con una solucin deNaOH. Se han obtenido los datos siguientes:

Tiempo,(h)

0 1.0 3.0 5.0 9.0 12.0

NaOH,ml

0.035 0.295 0.715 1.055 1.505 1.725 2.19

Demostrar que esta reaccin es de primer orden, calcular la constantemedia de velocidad (s-1) y determinarla mediante: a) Mtodo Integral; b)Mtodo Diferencial; c) Mtodo de la vida media y d) Mtodo de mnimoscuadrados.

a) Mtodo integral:

Partimos de la suposicin de que la reaccin es de primer orden:

Tenemos que:

CAVA= CBVB


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CA= ( CB/ VA) VB

Si:

CB= Normalidad de la NaOH

VB= Volumen de NaOH gastado.

Puesto que el cociente CB/ VAes constante, se tiene

CA0= cte. VB0

CA= cte. VB

Sustituyendo en la ecuacin cintica integrada

kt

C

C t

cte V

cte V t

V

V

A

A

B

B

B

B

1

0 0 01 1 1

ln ln .

.ln

De donde se obtiene

k1t = ln VB0- ln VB

ln VB= ln VB0- k1t

Aplicando el mtodo de mnimos cuadrados, se obtiene:

Y= ln VB

X= t

Se obtienen los siguientes datos:

A=0.2134

B= k1=0.00241 seg-1

r = 0.9579

b) Mtodo diferencial

Para este mtodo es necesario hacer un grafica de t vs CAya que nuestrosdatos son de volumen gastado tenemos que la Concentracin de A encualquier tiempo es igual a:

( )


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Y se realizan las diferenciales. Utilizando la ecuacin y la grfica.Observamos que nuestros datos se ajustan a un polinomio de tercer gradoesto lo utilizaremos para encontrar el valor de la derivada en el punto queocupamos y de esta manera no es necesario trazar una lnea de

pendiente para cada par de puntos.Obtenemos como constantes de nuestro polinomio los siguientes valores:

A1 A2 A3 A47.63344E-15 -1.15627E-09 7.47852E-05 -2.16036056

NaOH (ml) CA=V-Vinf t (seg) -(dCA/dt) f(CA)0.035 -2.162 0 7.47852E-05 -2.160360560.295 -1.902 3600 6.67568E-05 -1.90576308

0.715 -1.482 10800 5.24808E-05 -1.477932361.055 -1.142 18000 4.05791E-05 -1.144341481.505 -0.692 32400 2.38986E-05 -0.691499281.725 -0.472 43200 1.76207E-05 -0.472103242.197 ---- ---- ---- ----

Esta grafica tiene un comportamiento lineal por lo cual podemos encontrarun ajuste por mnimos cuadrados y encontrar las constantes ya queconocemos que:

y = -3E-05x + 1E-06

R = 0.9993

0.00E+00

1.00E-05

2.00E-05

3.00E-05

4.00E-05

5.00E-05

6.00E-05

7.00E-058.00E-05

-2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

f(Ca)vs-(dCA/dt)

-(dCA/dt)

Lineal (-(dCA/dt))


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()

()

Para el orden de reaccin correcto que en este caso sera de primer ordentenemos que:

Un ajuste por mnimos cuadrados nos da los siguientes resultados:

b)

Mtodo integral

Se tiene que:

( )

( )

Si t = t1/2entonces:

( ) ( )

Y por lo tanto:

( )

( )

Y entonces:

Para una reaccin irreversible de primer orden no es posible aplicar elmtodo de vida media enseado en donde el orden es un incgnita (N)ya que este mtodo es para N1.


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y = 28404x - 12.731

R = 1

-5000

0

500010000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

0 0.5 1 1.5 2

In vs tiempo (s)

tiempo (s)

Lineal (tiempo (s))

c)

Mtodo de mnimos cuadrados

Reacomodando la ecuacin:

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

En donde:

=()

()

a=4.5930x10-4

b=k1=3.52062x10-5s-1

tiempo (seg) ln (cociente)0 0

3600 0.12812775510800 0.37764119218000 0.63825260832400 1.13920304343200 1.521810013infinito ----


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BIBLIOGRAFA.

CASTELLAN, GILBERT W.Fisicoqumicawww.wikipedia.com

Manual de prcticas para el laboratorio de: Cintica Qumica YCatlisis.

http://es.wikipedia.org/wiki/Cin%C3%A9tica_qu%C3%ADmica

Manual de prcticas de cintica qumica y catlisis (2011-2012)

http://www.buenastareas.com/ensayos/Reacciones-De-Hidratacion/767810.html

http://www.bklab.cl/index.php?p=metodo
http://www.buenastareas.com/ensayos/Reacciones-De-Hidratacion/767810.htmlhttp://www.buenastareas.com/ensayos/Reacciones-De-Hidratacion/767810.htmlhttp://www.buenastareas.com/ensayos/Reacciones-De-Hidratacion/767810.htmlhttp://www.buenastareas.com/ensayos/Reacciones-De-Hidratacion/767810.htmlhttp://www.buenastareas.com/ensayos/Reacciones-De-Hidratacion/767810.htmlhttp://www.bklab.cl/index.php?p=metodohttp://www.bklab.cl/index.php?p=metodohttp://www.bklab.cl/index.php?p=metodohttp://www.buenastareas.com/ensayos/Reacciones-De-Hidratacion/767810.htmlhttp://www.buenastareas.com/ensayos/Reacciones-De-Hidratacion/767810.html

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