Determinación de la ley experimental de rapidez. Estudio cinética de yodación de la acetona.

 [pic 1]                                                         [pic 2]

Universidad Nacional Autónoma de México

(UNAM)

Facultad de Química

Laboratorio de Equilibrio y Cinética

Práctica# 8

“Determinación de la ley experimental de rapidez. Estudio cinética de yodación de la acetona.”

• Objetivos:

1. Seleccionar las variables que permiten determinar el cambio de composición con el tiempo.
2. Elegir la técnica analítica adecuada para determinar los cambios en la composición del sistema reaccionante.
3. Encontrar el modelo matemático (ley experimental de rapidez) aplicando el método integral.
4. 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.

• Fundamentos de la práctica

La cinética química, es un área de la fisicoquímica que estudia la evolución de las reacciones químicas a través del tiempo y los factores que la afectan.Siendo estos factores:

1. Concentración de reactivos. (a mayor concentración aumenta la frecuencia de colisión)
2. El efecto de la temperatura
3. La adición de un catalizador
4. pH
5. Presión

 Sabemos que, en termodinámica las propiedades de estado dependen solamente del estado inicial y final de un sistema,por la cual la termodinámica no nos proporciona información de los estados por los que pasa un sistema. Por lo que los estados intermedios constituyen el área de estudio de la Cinética química.  Por lo que se incluye al tiempo como una variable.

Considerando una reacción: A + B → C + D. Los componentes del lado izquierdo son los reactivos y los del lado derecho los productos . Para que una reacción química suceda se necesita una Energía de activación (Ea) que es la energía necesaria para pasar de reactivos a productos; y una colisión efectiva.

[pic 3]
Una reacción que ocurre en un sólo paso, con un solo estado de transición, es una reacción elemental.
Una reacción que ocurre en más de un paso, con un intermediario, es una reacción compleja.

Reacción de yodación de la acetona:

[pic 4] 

Estequiometría: 1:1

Ecuación de Arrhenius:

Relaciona la constante de rapidez (k) con la temperatura para una reacción química.

[pic 5]

r  [A]x [B]y[pic 6]

r  [A]x [B]y
Donde la constante de proporcionalidad es la constante de rapidez (k).[pic 7]

“X”, el pseudo orden de A y, “Y” el pseudo orden de B.

k = A e-Ea/RT

k = constante de rapidez (mol/L.min)
Ea = energía de activación (J/mol)

T = temperatura en K

R = 8.314 (J/mol.K)

A = factor preexponencial. es la frecuencia de colisiones de las moléculas del reactivo.

Linealizando la ecuación de Arrhenius:

In K = In A - Ea/R (1/T)

donde: m = - Ea/R → Ea = -mR

x = 1/T

b = In A → A= eb 

Método de aislamiento de Ostwald:

Considera que el reactivo B se encuentra en exceso , por lo tanto el reactivo A será el reactivo limitante. [B] >> [A]. Por lo tanto, la concentración de B se considera constante, renombrandolo como  [B]0.
Reactivo en exceso: acetona
Reactivo limitante: I2

r  [B]0y [A]x  donde  Kobs  [B]0y
quedando como: r = Kobs [A]x[pic 10][pic 11]

X y Y pueden ser números negativos, positivos y cero.
Pero solamente los que son positivos tiene significado físico.

• 
  Método integral para orden cero:

= -Kobs[A]0  [A]= -Kobst+[A]0[pic 12][pic 13]

                                                                              y= m x + b

• Orden uno:

= -Kobs[A] Ln [A]= -Kobst+Ln[A]0[pic 14][pic 15]

                                                                              y= m x + b

• Orden dos:

= -Kobs[A]2  = Kobst+[pic 16][pic 17][pic 18][pic 19]

                                                                              y= m x + b

[pic 20]

• Material, equipo y reactivos empleados:

• Sistema Globalmente armonizado de clasificación y etiquetado de productos químicos (pictogramas)

HCl

[pic 21]Este producto es corrosivo; destruye los metales y quema la piel y/o los ojos en caso de contacto o proyección

[pic 22]Este producto químico puede ser: Tóxico a grandes dosis. Irritante para los ojos, nariz, la garganta o la piel.  Puede causar alergias en la piel (eczema). Puede causar somnolencia o vértigos.

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