TP 4 - Cinetica

Objetivos

Los objetivos del siguiente trabajo práctico son estudiar la reacción de ácido ascórbico con azul de metileno, analizando qué relaciones hay entre la velocidad de reacción, la concentración de reactivos. Para ello aplicaremos también algunos conceptos y ecuaciones vistos en las clases teóricas, por ejemplo, la ley de Arrhenius, la ecuación de velocidad, la ecuación de velocidad integrada, la ecuación de Lambert Beer. Asimismo analizaremos qué sucede con uno sólo de los reactivos de la reacción, elevando mucho la concentración del otro y utilizando las condiciones de pseudo- orden.

Introducción

El azul de metileno es un colorante orgánico que se utiliza como agente bacteriológico y como indicador. Cuando este colorante reacciona con el ácido ascórbico, genera un compuesto incoloro. Utilizaremos un medio ácido de HCl que actuará como catalizador acelerando la reacción. Esta reacción puede seguirse fotométricamente registrando el decaimiento de la absorbancia del colorante a 666nm, ya que esta es su longitud de onda de máxima absorbancia.

Reacción química en estudio

Ácido ascórbico +azul de metileno HCl Azul de leucometileno +ácidohidroascórbico

Ley de velocidad propuesta

V= -d[AM+]/dt= (ko+k1[HCl]a)[HAsc]b.[AM+]c

Donde (ko+k1[HCl]a)[HAsc]b =Kexp ya que se trabajarán en condiciones de pseudoorden

Ko= (1,0+-0,2) M-1 s-1 K1= (5,3+-0,7) M-2 s-1

C. Condiciones experimentales

Propiedad medida: absorbancia

Equipo empleado: espectrofotómetro

Método empleado para el análisis cinético:

Para saber cuál es el orden de reacción del azul de metileno tuvimos que trabajar en condiciones de pseudo-orden. Es decir, tuvimos que agregar a nuestra solución una alta concentración de ácido ascórbico y ácido clorhídrico en relación a la concentración de azul de metileno de manera que en la reacción las concentraciones de ácido ascórbico y ácido clorhídrico las pudiéramos considerar constantes y sólo tomáramos en cuenta la variación de AM+. De esta manera, la ecuación de velocidad nos quedaba

v= kexp. [AM+]n (siendo n el orden de reacción del AM+).

Ahora bien, como usamos condiciones de pseudo-orden, el orden de la reacción de pseudo-orden es equivalente al orden del [AM+]. Como sabemos, las reacciones tienen una ecuación de velocidad diferente según su orden de reacción:

Por ejemplo, en este caso, si el orden n=0, [AM+]=[AM]o –kexpt

Si el orden n=1, ln[AM+]=ln[AM+]o-kexpt

Si el orden n=2, 1/[AM+]=1/[AM+] + kexpt

Para saber la concentración de azul de metileno en relación al tiempo, utilizamos el espectrofotómetro que medió la absorbancia en función del tiempo, ya que como sabemos, la absorbancia es directamente proporcional a la concentración de un compuesto según la ley de Lambert- Beer. Medimos la absorbancia pues sabemos que el AM+ tiene un espectro de absorción bien definido en el rango visible y cuya longitud de absorción máxima es 666nm.

De esta manera, hicimos tres gráficos: 1) la absorbancia en función del tiempo, 2) ln(abs) en función del tiempo, 3) 1/(abs) en función del tiempo. La función cuya curva sea una recta corresponderá a la función asociada al orden de reacción del AM+.

También determinamos el tiempo de vida media para el [AM+].

Ahora para determinar el orden de reacción del Hasc tuvimos que usar una estrategia diferente a de medir la absorbancia ya que este compuesto no absorbe prácticamente luz. Lo que hicimos fue hacer los gráficos que relacionan, según el orden que obtuvimos para el AM+, absorbancia en función del tiempo para todas las experiencias. De cada gráfico, obtuvimos la kexp que correspondía a la pendiente de la recta. Cada Kexp era igual a: Kexp=(ko+k1[HCl]a)[HAsc]b

Este factor (ko+k1[HCl]a) podríamos llamarlo k’, con lo cual nos quedaría Kexp=k’[HAsc]b. Si aplicamos logaritmo natural a dicha ecuación nos quedaría:

Ln(Kexp)=lnk’+ b. ln[HAsc]

Donde “b” sería el orden de reacción para el HAsc.

Esquema de trabajo

Experiencia VHCl (ml) Vhasc(ml) VH2O (ml) Vazul (ml)

A 10 1 18 1

B 10 1 17 2

C 10 0.5 17.5 2

D 10 1.5 16.5 2

AM=2.10-4 M

Hasc= 0,1M

HCl= 0,2M

Experiencia [AM+]/M [HCl]/M [Hasc]/M Orden [AM+] Constante

...