PRÁCTICA 4 ESTUDIO CINÉTICO DE LA DECOLORACIÓN DE LA FENOLFTALEÍNA EN MEDIO BÁSICO

PRÁCTICA 4

ESTUDIO CINÉTICO DE LA DECOLORACIÓN DE LA FENOLFTALEÍNA EN MEDIO BÁSICO

MATERIAL        PRODUCTOS

1 Espectrofotómetro                Cloruro sódico

2 Células de espectrofotómetro                  Hidróxido sódico

1 Pipeta aforada de 5  mL                Disolución alcohólica de fenolftaleína al 0.2%

1 Pipeta aforada de 10 mL         .        Ftalato ácido de potasio

1 Pipeta aforada de 20 mL                 

1 Pipeta aforada de 25 mL                .

1 Matraz aforado de 200 mL

1 Matraz aforado de 500 mL

3 matraces erlenmeyer de 250 mL

1 Bureta 50 mL.

3 Vasos de ppdos de 100 mL

1 Vaso de ppdos de 250 mL

1 varilla de vidrio/ 1 vidrio de reloj/ 1 cuentagotas

1 frasco lavador/ 1 embudo1/propipeta

1 soporte de hierro con pinza de mariposa

Objetivos

Aplicación de la espectroscopia de absorción para la determinación de la ecuación de velocidad de la decoloración de la fenoftaleína en medio básico.

FUNDAMENTOS

La fenolftaleína se usa, principalmente, como indicador ácido-base para determinar el punto de equivalencia en una valoración. Si en el punto final de la valoración se ha añadido base en exceso, se observa que el color rosa de la fenolftaleína desaparece al transcurrir cierto tiempo. Esta lenta decoloración de la fenolftaleína no es debida a la valoración, y la disolución se desecha sin pensar el motivo. No obstante, esta decoloración de la fenolftaleína en un medio básico es interesante y puede servir como base para una experiencia demostrativa de una cinética de pseudoprimer orden.         

La fenolftaleína no es un indicador ácido-base simple con un par ácido-base conjugado, HIn-In-. Las estructuras de las formas más importantes de la fenolftaleína se indican en la siguiente figura.

[pic 1]

                pH<8; incolora        8<pH<10;  rosa-roja                 pH>10; decoloración lenta

                         H2P                          P-2            POH3-

La fenolftaleína es incolora para pHs inferiores a 8. Esta forma incolora tiene la estructura 1 (H2P). Cuando el pH aumenta de 8 a 10, los protones fenólicos se eliminan y se abre el anillo de lactona, dando lugar a la familiar forma rosa-roja con la estructura 2 (P2-). A pHs más altos el color rosa se decolora lentamente produciendo la estructura 3 (POH3-). Todos los cambios de color son reversibles y mientras la conversión de H2P a P2- es muy rápida y completa, siempre que el pH sea superior a 11, la conversión de P2- a POH3- a pH superior es suficientemente lenta de modo que su velocidad puede medirse fácilmente. Puesto que P2- tiene un color intenso, la conversión de P2- a POH3- puede seguirse midiendo los cambios en la absorbancia de una disolución básica de fenolftaleína.

La decoloración de la fenolftaleína en una disolución básica puede representarse por la reacción:

        P2- + OH- →  POH3-         (1)

y la ley de velocidad puede expresarse como:

        v = k [OH-]m [P2]n         (2)

La mezcla de reacción es una disolución fuertemente básica que contiene trazas de fenolftaleína, de modo que la concentración de OH- excede a la de fenolftaleína por un factor de al menos 104 en cualquier mezcla. Por lo tanto, durante cada serie la concentración de OH- permanece constante y la ley de velocidad se puede expresar:

        v = k1[P2-]n        (3)

donde k1 = k [OH-]m es la constante aparente de velocidad. La reacción se dice que es de pseudoorden n respecto a la fenolftaleína. Si la reacción es de pseudoprimer orden, una representación de ln[P2-] frente al tiempo da una línea recta con una pendiente -k1, lo que nos permite determinar la constante aparente de velocidad. Conociendo el valor de la constante aparente para diferentes concentraciones de OH-, podemos determinar el orden respecto a los OH- y la constante absoluta de velocidad. Tomando logaritmos en la expresión de la constante aparente de velocidad obtenemos la ecuación de una recta. Ln k1 =  Ln k + m ln [OH-], cuya pendiente, m, nos permite determinar el orden de reacción respecto al grupo hidroxilo. Conociendo el orden de reacción respecto al grupo hidroxilo podemos determinar la constante absoluta de velocidad para cada una de las experiencias.

El método empleado para seguir la cinética de la reacción consiste en el registro de la absorbancia de la fenolftaleína, en disoluciones fuertemente básicas, en función del tiempo. La absorbancia se registra a 550 nm.

Disoluciones de NaOH, en el rango de concentraciones 0.05-0.30 M, dan velocidades adecuadas de decoloración de la fenolftaleína. Para una concentración determinada de NaOH, la velocidad de decoloración aumenta a medida que lo hace la fuerza iónica. Con objeto de mantener la fuerza iónica constante se preparan disoluciones de NaOH y de NaCl de la misma concentración, 0.30 M. Para preparar disoluciones de sosa más diluidas se diluye la disolución 0.30 M con la disolución de NaCl.

DISOLUCIONES

1. Preparar 200 mL de disolución 0.3 M de NaCl.
2. Preparar 500 mL de disolución 0.3 M de NaOH.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Conectar el espectrofotómetro nada más comenzar la sesión de prácticas.

Se deja transcurrir entre 15 y 20 minutos para que se caliente. Se ajusta el cero del aparato y la longitud de onda a la que se va a trabajar, 550 nm.

1. Preparar las disoluciones de cloruro sódico y de hidróxido de sodio.

3) Valorar la disolución de sosa 0.3 M.

La disolución de NaOH se valora tres veces como mínimo con ftalato ácido de potasio utilizando fenolftaleina como indicador.

Utilizar una masa de ftalato correspondiente a un volumen de NaOH aproximado de 20 mL.

4) REGISTRO DE LA ABSORBANCIA EN FUNCIÓN DEL TIEMPO.

Se realizan cuatro series de medidas con unas concentraciones de NaOH 0.30 M, 0.20 M, 0.10 M y 0.05 M. Se recomienda comenzar por la disolución de sosa más concentrada

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