PRACTICA N 06

PRACTICA N 6 ESTUDIO CINTICO DE LA REACCION ENTRE EL YODO Y LA ACETONA CATALIZADA POR ACIDO1.-Objetivos:1.1.- Determinar la ley experimental de velocidad de la reaccin de yodacin de la acetona en medio cido(rdenes de reaccin y constante de velocidad).1.2.-Plantear el procedimiento de clculo que permite obtener las magnitudes cinticas a partir de las medidas realizadas.

2.- Fundamento terico:En disolucin acuosa la reaccin de iodacin de la acetona (Acet), catalizada por cido, puede escribirse como:

Esta reaccin procede en varios pasos, siendo los dos primeros de ellos el equilibrio ceto-enlico en medio cido. El siguiente paso consiste en la reaccin entre el enol y el iodo1) reaccin reversible de enolizacin de la acetona

2) interaccin del yodo con la forma enlica

La primera reaccin transcurre con mucha lentitud y la segunda, rpido y prcticamente hasta el fin. Por ello la velocidad del proceso se determina por la velocidad de la enolizacin de la acetona; ella es proporcional a la concentracin de los iones hidrgeno pero no depende de la concentracin del yodo. De modo que la reaccin es de orden cero respecto al iodo.

La velocidad de la reaccin puede expresarse:

En la que , y , son los rdenes respecto a la acetona, los protones y el iodo. En las condiciones de la prctica, la acetona y el cido estn presentes en gran exceso respecto al I2,por lo que se puede considerar que sus concentraciones permanecen constantes a lo largo de la reaccin, de forma que se puede seguir la cintica respecto del iodo (reactivo test o indicador).Se utiliza el mtodo de aislamiento de Ostwald.[H+] o, [Acet]o>> [I2]o [H+],[ Acet] ctes

Dado que la incorporacin del iodo tiene lugar despus de la etapa determinante de la velocidad, la reaccin sigue una cintica de orden cero respecto al yodo,

Para seguir la evolucin de la concentracin de iodo, se toman muestras de reaccin y, tras detener la reaccin, se valoran con tio sulfato de sodio,I2+ 2 Na2S2O3 Na2S4O6 + 2 NaIDado que la reaccin es catalizada por cido, la reaccin se detiene y se elimina el catalizador mediante la adicin de una base.Efectuando diversas experiencias, y variando en cada una de ellas nicamente la concentracin de uno delos reactivos en exceso, la acetona o el cido, se puede medir la influencia de estos reactivos sobre la velocidad de reaccin y hallar sus rdenes de reaccin.3.- MATERIAL Y REACTIVOS Reloj Termmetro Solucin de Na2S2O3 0,005M Solucin de yodo 0,06M Solucin de KI 4 % Solucin de HCl 1,2M Solucin de acetona 2,5% en peso Almidn

4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL1. Conectar el bao termosttico a 25C.2. Preparar la disolucin de cido clorhdrico 1,2 M.3. Valorar la disolucin de cido clorhdrico (10 mL) con la disolucin de NaOH. 4. Se realizan tres series de experiencias donde, comparadas dos a dos, se vara la concentracin deuno de los reactivos, cido o acetona, y se mantiene constante la del otro. De este modo se puedandeterminar los rdenes de reaccin y y la constante de velocidad.Serie 1: 5 mL de acetona y 5 mL de cido clorhdrico 1,2 Ma) Preparar la mezcla de reaccin aadiendo 5 mL de HCl sobre unos 50 mL de agua colocados enun vaso de precipitados. Aadir posteriormente la acetona (5 mL) y aforar a 100 mL con agua.b) La disolucin resultante se pone en un erlenmeyer y ste se coloca en el bao termostticosujetndolo con una pinza.c) Preparar varios erlenmeyers con unos 10 mL de acetato de sodio al 2,5 %.d) Llenar la bureta con tiosulfato.e) Cuando se alcance el equilibrio trmico (unos 5 minutos) sacar el erlenmeyer del bao termosttico, pipetear 10 mL de la disolucin de I2 y verterlos en el erlenmeyer. Poner el cronmetro en marcha, t = 0 , cuando la pipeta se encuentre a mitad de vaciar.f) Mezclar vigorosamente la disolucin y volver a colocar el erlenmeyer, con la reaccin en marcha,en el bao termosttico.g) Tomar una muestra de 10 mL de la reaccin, Valc(I2).h) Ponerla en un erlenmeyer con acetato de sodio al 2,5 %. Tomar el tiempo cuando la pipeta se encuentre a mitad de vaciar.i) Valorarla la muestra con Na2S2O3 0,005 M, utilizando almidn como indicador, hasta que lamuestra que se valora se decolore. Aadir el almidn al final de la valoracin.j) Se toman muestras de 10 mL cada ocho minutos y se valora como se ha indicado en el apartadoanterior. Tomar un total de siete muestras.Serie 2: 15 mL de acetona y 3 mL de cido clorhdricoRepetir el experimento, segn lo indicado para la serie 1, extrayendo las muestras cada 6 minutos.Serie 3: 15 mL de acetona y 5 mL de cido clorhdricoRepetir el experimento, segn lo indicado para la serie 1, extrayendo las muestras cada 4 minutos5.- PRESENTACION DE DATOS:1. Recalcular las concentraciones de todas las disoluciones preparadas a partir de las cantidades pesadas, medidas o valoradas.A partir de las cantidades valoradas tenemos:

Serie 1

Tiempos(min)Gastoconcentracion

2,5523.56.8 x 10-4

2,1815.65.2 x 10-4

2,0713.34.8 x 10-4

1,1911.74.4 x 10-4

1,1711.54.1 x 10-4

1,136.53.4 x 10-4

Serie 2

tiemposGastoconcentracion

6.5520.17,4 x 10-4

7.8019.55,4 x 10-4

8.2517.54,6 x 10-4

9.8915.83,4 x 10-4

10.5814.83,2 x 10-4

10.6911.62,4 x 10-4

Serie 3

tiemposGastoconcentracion

2.3323.57,8 x 10-4

4.5520.55,6 x 10-4

6.8518.64,8 x 10-4

7.8917.43,5 x 10-4

8.9815.23,1 x 10-4

9.5813.52,9 x 10-4

2. Justificar el orden de reaccin respecto al yodo a partir del mecanismo de reaccin ms probable.

Reaccin de pseudo-orden porque la concentracin de cido y de acetona, es tan grande que se dice permanecen constantes, as en la reaccin, el orden respecto al yodo es cero.

3. Comprobar que se cumple el mtodo de aislamiento de Ostwald.[H+]o ,[ Acet]o>> [I2]o [H+],[ Acet] ctes

4. Establecer relaciones matemticas equivalentes entre concentracin de yodo y volumen de tiosulfato.158 g/mol - - 1M - - 1000mLX g - - 0.005 - - 250mLX= 0.1975 g158g/mol - - 1M - - 1000mLX g - - 0.005 - - 1mLX=7.9x10-4 g1mL----7.9*10-44.9mL ----XPE = 79 g/mol 5. Explicar el papel que desempea el AcNaEl acetato de sodio sirve para detener la reaccin, pues entra en competencia para reaccionar con el cido del medio asi se neutraliza, adems de valorar el yodo producido con tiosulfato de sodio.

6. Representar rectas que no pasan por el origen y ajustarlas por mnimos cuadrados (uso del EXCEL) para comprobar que la reaccin es de orden cero respecto del yodo y calcular las constantes cinticas aparentes de cada serie.

GRAFICA N1: SERIE 1

GRAFICA N2: SERIE 2

GRAFICA N3: SERIE 3

7. Establecer las relaciones entre volumen y concentracin para la acetona y para el HCl.V HCl/ VAcetona 5/5: 1 15/3: 5 15/5 : 3

8. Explicar por qu se utilizan volmenes iguales de reactivos en diferentes series.Se utilizan volmenes iguales de reactivos pues se desea medir la variacin de la concentracin de yodo haciendo constantes las cantidades de volmenes de cido y de acetona.9. por qu en cada serie las alcuotas se toman a diferentes intervalos de tiempo.Por qu se est variando la cantidad de acetona y cido clorhdrico en cada una de las series, va aumentando la cantidad y el tiempo de reaccin es menor (ms lento) por lo cual varia el tiempo en cada una de las tres series va siendo menor (8,6,4 min). La primera reaccin transcurre con mucha lentitud y la segunda, rpido y prcticamente hasta el fin. Por ello la velocidad del proceso se determina por la velocidad de la enolizacin de la acetona.

10. Reflexionar sobre la posibilidad de realizar la experiencia utilizando mtodos fsicos.En un mtodo continuo se aprovechan las propiedades fsicas de la reaccin sin alterar la reaccin en proceso, aqu se estudian iones, se mide la conductividad elctrica que es producida por los iones, esta se puede realizar en acetato de etilo donde el reemplazo de los iones oxidrilo por los iones acetato hacen que la conductividad decrezca a medida que pasa el tiempo, lo contrario pasa con la urea, en el caso de la reaccin de la acetona no se podra usar mtodos fsicos pues el producto intermedio, hace que la reaccin sea irreversible.

CUESTIONARIO1. Por qu la velocidad de reaccin de la yodinacin de la acetona no depende de la concentracin del yodo?

Debido a que la reaccin de yodinacion es un proceso muy rpido ya que el yodo solo acta como un indicador es por eso que no depende de la concentracion en comparacin con la enolizacion de la acetona que es mucho ms lenta as mismo las acetonas son bases muy dbiles el equilibrio de la reaccin es desfavorable para la formacin del iodo por lo que la velocidad es:V= K [CH3COCH3][H+]

2. En que consiste el mtodo de aislamiento de OstwaldEl mtodo de aislamiento de Ostwald se basa en realizar una secuencia controlada de experimentos realizados en la prctica, en tres series se ve que la concentracin cambia respecto con el tiempo, al valorar la solucin con el tiosulfato se calcula la concentracin de yodo. Para determinar se parte de (A) o, (B)o, (C)o, de forma que la concentracin de todos los reactivos excepto la de A permanecen casi constantes.3. Por qu la reaccin de yodinacin de la acetona se le puede llamar auto cataltica?La reaccin se puede denominar auto-cataltica ya que uno de los productos acta como catalizador formando un complejo activado el cual se carga de bastante energa y da inicio a la reaccin.4. Por qu la muestra pesada de la acetona es necesario pesarla en la balanza analtica?Por su viscosidad y volatilidad es preferible medir una cantidad de acetona con balanza para disminuir los posibles errores porque adems en la determinacin de la velocidad de yodinacion de acetona se necesita saber el eso para hallar la concentracin y tambin poder corregirla.

5. Con qu otro mtodo ms se puede controlar la velocidad de reaccin de la yodinacin de la acetona?Por medio de mtodos instrumentales tales como: Mtodos espectrofotomtricos Mtodos conductimetricos Disminuyendo la temperatura de reaccin Eliminando el catalizador Aadiendo un inhibidor al sistema Eliminando algunos reactivos.

6. Demostrar, a partir de los datos siguientes

t/min720014400216002880034500

CH3COCH3/N1.5651.7471.9122.0572.153

La concentracin inicial del cido actico es 1,338 N y del ester metlico 1.370 N que la hidrolisis del acetato de metilo en la solucin diluida de cido actico se verifica de acuerdo con la ecuacin

Kt= 1/ t (Ca+Cb) ln (Cb-Cx) Ca/(Ca-Cx)CbKt= (1.338+1.370) -1 ln (1.338-1.565)1.37/ ( 1.37-1.565) 1.338K= -0.01071/7200K=-1.4878x10-6La ecuacin indica que se trata de una ecuacin de segundo orden. De la grfica podemos decir que se verifica la linealidad la ecuacin es adecuada ya que r= 0.9998.

1/t

0.0001380.00054

0.0000690.00016

0.0000460.00008

0.0000340.000053

0.0000280.000041

CONCLUSIONES Se hallan los datos de concentracin y teniendo los tiempo, sustituyendo estos en la ecuacin para hallar el orden de la reaccin y la constante de velocidad. La acetona y el cido estn presentes en gran exceso respecto al I2, por lo que se puede considerar que sus concentraciones permanecen constantes a lo largo de la reaccin. En una reaccin de yodinacion de la acetona se le puede llamar autocatalitica porque se forma un centro activo tal como un radical libre o una molecula, este reacciona para dar un producto intermedio y a partir de l un producto.