Determinación de la cinética de oxidación del alcohol bencílico con permanganato de potasio mediante el método espectrofotométrico.

Escuela de Química, Laboratorio de Fisicoquímica Fusionado.

Practica #5

Determinación de la cinética de oxidación del alcohol bencílico con permanganato de potasio mediante el método espectrofotométrico.

Resumen

La cinética de oxidación del alcohol bencílico (C6H5CH2OH)  se determinó haciendo uso de la técnica  espectrofotométrica, mediante la cual se midió la absorbancia del ión permanganato (MnO4-) en función del tiempo para las diferentes corridas a, b, c, d, e y f  en las cuales las composiciones de los reactivos era variante, con los valores obtenidos en las  diferentes corridas   se pudo calcular la constante de velocidad de pseudo primer orden k1  y confirmar que el orden de reacción respecto al alcohol y al acido es de n=1. También se determinó la constante de velocidad  global  (k3), en promedio  K3 = 0,45 L²/s.mol2. Luego con los resultados de las corridas a y b se pudo calcular la entalpía de activación obteniendo un valor de ∆H= 20425,00 J/mol, expresando que la reacción es una reacción espontánea.

Summary

The kinetics of oxidation of the benzyl alcohol (C6H5CH2OH) was determined using the spectrophotometric technique, by which the absorbance of permanganate ion (MnO4-) versus time for the different runs a, b​​, c, d was measured, e, f in which the compositions of the reactants was varied, with the values ​​obtained in the different runs were able to calculate the rate constant k1 pseudo first order and confirm that the reaction order with respect to alcohol and acid is from n = 1. The overall rate constant (K3), K3 = average 0.45 L ² / s.mol2 was also determined. Then with the results of the runs and b could be calculated activation enthalpy obtaining a value of ∆H = 20425.00 J/mole, saying that the reaction is a spontaneous reaction.

Introducción

La cinética química estudia las velocidades de las reacciones químicas y los mecanismos a través de los cuales estos se producen. La velocidad de reacción es la velocidad con la que desciende la concentración de un reactivo o aumenta la de un producto en el curso de una reacción, esta depende de muchos factores, si la reacción es homogénea las variables q influyen en la velocidad de reacción son la concentración de los reactivos, la temperatura y la presencia de catalizadores. 

En la mayoría de los casos, la ecuación de velocidad puede expresarse como el producto de una constante por las concentraciones elevadas a una cierta potencia: 
V=k[A]n[B]m

El exponente n se llama orden de reacción con respecto al reactivo A (orden parcial). Asimismo el exponente m es el orden de reacción con respecto al reactivo B. La suma de todos los exponentes n+m se llama orden global de la reacción.

Los órdenes parciales y globales de una reacción tienen que determinarse experimentalmente y no se pueden deducir a partir de la ecuación estequiometria de la reacción, una manera para determinar los órdenes de reacción es aplicar el  método de aislamiento, en el cual las concentraciones de todos los reactivos excepto uno están en gran exceso, así es una buena aproximación considerar que la concentración de los reactivos en exceso se mantienen constante durante la reacción. Aunque la ley de velocidad sea

v = k[A][B];  si [B]o=[B] se puede aproximar v=k´[A] donde k´=k[B]o.

La constante k que figura en la ecuación de velocidad, se llama constante de velocidad, su valor es característico de cada reacción, no depende de las concentraciones de los reactivos, pero si varía mucho con la temperatura.

Para la cinética de oxidación del alcohol bencílico el método utilizado para seguir el progreso de la reacción se basa en la determinación espectrofotométrica del ión permanganato (MnO4-). 

Un espectrofotómetro es un instrumento que tiene la capacidad de manejar un haz de Radiación Electromagnética, comúnmente denominado Luz, separándolo en facilitar la identificación, calificación y cuantificación de su energía. Su eficiencia, resolución, sensibilidad y rango espectral, dependerán de las variables de diseño y de la selección de los componentes ópticos que lo conforman. 

Cuando un haz de luz pasa a través de un medio, se registra una cierta pérdida de intensidad, debido a la absorción por parte de la sustancia.

La absorbancia de una solución es directamente proporcional a la concentración y a la longitud del paso de la luz.
A = e. b. C
Siendo:
A: absorbancia.
e: el coeficiente de absorción.
b: es la longitud de paso de la óptico.
C: es la concentración del absorbente.
La aplicación práctica de la Ley de Beer, es que conociendo la absorbancia de una sustancia podemos averiguar su concentración. Esta  práctica se basa en el estudio cinético de la reacción 1 a través de la medición de la absorbancia del ion  MnO4-  en función del tiempo, y bajo el análisis grafico determinar cada una de las variables cinéticas.

Reacción 1

2MnO4  +  5 C6H5CH2OH  +  6H+    →    2 Mn2+  +  5 C6H5CHO  +  8 H2O

Parte experimental

Se utilizan las siguientes soluciones:

P:        0.0020 molar en KMnO4.

A:        0.0400 molar en alcohol bencílico.

H:        1.40 molar en H2SO4.

        Se realizan 6 corridas con 5,0 ml de P y las mezclas indicadas abajo.

        Para ello, después de termostatizadas, ambas soluciones se mezclan rápidamente (disparar el cronómetro) y se determina el % T (%A) (a 535 nm) de muestras tomadas aproximadamente cada 2 minutos en las corridas a, c y d y cada minuto en las otras tres. Entre una y otra medida del % T para aquellas medidas a T≠Tambiente, es necesario mantener la mezcla dentro del baño termostatizado para que la temperatura se mantenga constante.

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