UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON

FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA

CARRERA DE INGENIERIA QUÍMICA

OXIDACION DEL IODURO

CON PEROXIDO DE HIDROGENO EN MEDIO ACIDO

Estudiantes: Ayala Villarroel Neysi

Bautista Garcia Dennys

Cossio Perez Jose Alfredo

Meneses Crespo Joel

Sejas Soto Jose Daniel

Docente: Lic. Bernardo López

Asignatura: Laboratorio de Reactores

Gestión: I/ 2013

Fecha: 23 de Abril de 2013

Cochabamba – Bolivia

1. INTRODUCCION

La rapidez con la que se produce una transformación química es un aspecto muy

importante. Tanto desde el punto de vista del conocimiento del proceso como de su

utilidad industrial, interesa conocer la velocidad de la reacción y los factores que

pueden modificarla.

Se define la velocidad de una reacción química como la cantidad de sustancia

formada (si tomamos como referencia un producto) o transformada (si tomamos

como referencia un reactivo) por unidad de tiempo.

La reacción que tiene lugar es la oxidación del yoduro de potasio a yodo por el agua

oxigenada que se reduce a agua, Según la ecuación;

H2O2 + 2 KI + H+→ H2O + I2

2. OBJETIVOS

2.1. Objetivo General

Determinar experimentalmente la cinética de la reacción de oxidación del

yoduro de potasio con peróxido de hidrógeno catalizada en medio ácido

utilizando el método espectrofotométrico.

2.2. Objetivos Específicos

Definir los parámetros cinéticos para este tipo de reacción.

Determinar la constante de velocidad.

Calcular los parámetros α, β ; correspondientes a la cinética de la reacción.

Definir el orden de reacción.

3. MARCO TEORICO

El peróxido de hidrógeno es un poderoso agente oxidante que posee un elevado

potencial estándar positivo:

H 2O2+2 H+¿+2e−¿↔2 H 2O ¿ ¿

También actúa como agente reductor frente a sustancias de poder oxidante

superior mediante la ecuación

H 2O2↔2H+¿+O2+2e−¿¿ ¿

En esta práctica investigaremos la cinética de la reacción de oxidación del ión

yoduro por el peróxido de hidrógeno:

H 2O2+2 I−¿+H +¿→ I2+2H 2O ¿ ¿

La velocidad de una reacción es función de la concentración de los reactivos, la

temperatura y la presencia de un catalizador.

Velocidad=r=k [H 2O2]α¿¿

Como se muestra en la expresión la velocidad de reacción se expresa como

velocidad de cambio de concentración de los reactivos. En nuestro caso, la

velocidad de reacción puede expresarse en función del cambio de concentración de

peróxido de hidrógeno:

Velocidad=(−rH2O2 )=d [H 2O2]

dt=k [H 2O2]

α¿¿

Donde:

K = constante de velocidad, (la unidad es M/s)

α= orden de reacción con respecto a la concentración de peróxido de hidrógeno

β = orden de reacción con respecto a la concentración del ión yoduro

El orden global de reacción, n, es la suma de los órdenes parciales:

n=α+ β

Mientras que la constante de velocidad, generalmente, depende de la temperatura

de reacción y cumple la expresión de la ley de Arrhenius:

k=Ae−EaRT

En la expresión anterior, A es el factor preexponencial, Ea es la energía de activación

de la reacción, R es la constante universal de los gases y T es la temperatura.

La energía de activación se puede definir como la mínima energía cinética que debe

en tener las moléculas de los reactivos para que comience la reacción.

Una característica que se debe mantener constante en todas las reacciones iónicas

para que sean reproducibles es la fuerza iónica.

La fuerza iónica es una función de las concentraciones de todos los iones presentes

en una disolución.

Para mantener constante esta propiedad se puede añadir una sal inerte que no

participe en la reacción. Todas las reacciones que se realicen deberán hacerse con la

misma fuerza iónica para mantener los coeficientes de actividad de los reactivos

constantes y así conseguir que no varíe la velocidad de reacción de un ensayo a

otro.

Propiedades del iodo

A temperatura ambiente el iodo es un sólido de color casi negro y sus cristales en

forma de láminas rómbicas tienen brillo metálico. Se ha determinado, por difracción

de rayos X, que el sólido está constituido por moléculas diatómicas discretas I2 que

se mantienen unidas por fuerzas de London (dipolo instantáneo-dipolo inducido).

Si el sólido se calienta en un recipiente abierto a la atmósfera el iodo sublima sin

fundir, lo que permite separarlo fácilmente de otras sustancias no volátiles. La

presión de vapor del sólido es elevada aún a temperatura ambiente (3 mmHg a

55°C) y por esta razón el iodo se volatiliza lentamente si se deja expuesto al aire,

observándose vapores de color violeta y un olor característico.

La solubilidad del iodo en agua pura es muy baja (0,33 g/l a 25°C). En cambio es

mucho más soluble en presencia de ioduros, debido a la formación del anión

trioduro, dando soluciones de color marrón intenso:

I 2+ I (ac)−¿→I (ac)

3−¿¿¿

Influencia de la fuerza iónica sobre la velocidad de reacciones iónicas. Las

reacciones que se llevan a cabo en la práctica son las siguientes:

KI+H 2SO4→HI+KSO 4

2 HI+H 2O2→I 2+2 H 2O

4. DESARROLLO EXPERIMENTAL

4.1. Materiales, Reactivos y Equipos

Materiales Reactivos Equipos

Pipeta graduada de 1ml Yoduro de Potasio Espectrofotómetro

Bureta de 25 ml Peróxido de

Hidrogeno

Balanza Analítica

Matraz erlenmeyer de 100

ml

Acido sulfúrico Cronometro

Matraz aforado de 25 ml Agua destilada

Vaso de precipitado de 100

ml

Espátula

Termómetro

Pizeta

4.2. Procedimiento Experimental

Inicialmente se procedió a la preparación de las soluciones de Yoduro de

potasio, Peróxido de hidrógeno y ácido sulfúrico.

Disolución de Yoduro Potásico

Se pesaron 1 g de KI y se disolvieron en un vaso de 100 ml con una pequeña

cantidad de agua destilada, pasándolo una vez disuelto a un matraz aforado

de 10 ml, enrasando posteriormente con agua destilada.

Disolución de Peróxido de hidrógeno

Con la ayuda de una pipeta preparamos 10 mL de solución 0,0593 M,

colocando 0.7 mL de peróxido comercial puro enrasados a 10 mL

Disolución de Ácido sulfúrico

Con la ayuda de una pipeta preparamos 30 mL de solución 1M, colocando

1.6 mL de ácido sulfúrico concentrado en agua destilada.

Mezclar en un matraz erlenmeyer los 10 ml de la disolución de KI con los 30

ml de acido sulfúrico 1M, atemperar la solución en un baño de agua.

A la solución anterior mezclamos los 10 ml de peróxido de hidrogeno y una

vez q empiece la reacción cronometramos el tiempo.

En intervalos de tiempo determinados del reactor sacamos con ayuda de la

pipeta una alícuota de 0,1 ml a un matraz aforado de 25 ml.

Enrasar el matraz aforado con agua destilada para detener la reacción.

Leer la absorbancia de la muestra en el espectrofotómetro a una longitud de

onda de 551 nm.

5. DATOS , CALCULOS Y

RESULTADOS

5.1. Datos

Se realizaron las

lecturas a λ=351.01 nm de longitud de onda.

t(min) Absorbancia4.23 0.0391210.903 0.0586316.557 0.0622822.992 0.0358329.343 0.03408

5.2. Cálculos

Para realizar los cálculos en general de la reacción química a estudiar, se realiza el análisis cinético de la reacción:

2 KI+H 2O2→I 2+2 H 2OQue por motivos de practicidad se simboliza como:

A+2 B→C+2DLa cinética está dada por:

−dC A

dt=k∗C A

∝∗CBβ

Ya que el peróxido (H 2O2) se encuentra con un exceso considerable respecto al Ioduro (I−¿¿) se asumirá que su concentración se mantiene constante durante la reacción y se la incluirá en una nueva constante:

k '=k∗CBβ

Reemplazando, se obtiene un pseudo 1er orden:

−dC A

dt=k ' C A

Integrando:

lnC A=lnC A0−k ' t

Y=a+bXPara encontrar C A utilizamos la ley de Lambert y Beer:

A= εbc

Donde εb es igual a 5220 Lmol−1, de donde despejando tenemos:

C A=Ax255220

Absorbancia T (min) C A (Lmol−1¿ Ln C A

0,03912 4,230 0,000187356 -8,582498290,05863 10,903 0,000280795 -8,177885620,06228 16,557 0,000298276 -8,11749179

0,03583 22,992 0,0001716 -8,67034660,03408 29,343 0,000163218 -8,72042143

0.0005.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

-8.8-8.7-8.6-8.5-8.4-8.3-8.2-8.1

-8-7.9-7.8

f(x) = − 0.0122936110600237 x − 8.24713461384962R² = 0.181348536383839

CINETICA DE REACCION

Series2Linear (Series2)

Tiempo

Ln C

A

Pero como los datos obtenidos no representan a una curva se obviaron los dos últimos datos obteniendo la siguiente curva ya que durante la reacción hubo perdidas de yoduro .

2.0004.000

6.0008.000

10.000

12.000

14.000

16.000

18.000

-8.7-8.6-8.5-8.4-8.3-8.2-8.1

-8-7.9-7.8

f(x) = 0.0384045601511641 x − 8.69830540435124R² = 0.878400580896094

CINETICA DE REACCION

Series2Linear (Series2)

Tiempo

Ln C

A

6. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

La asignación de orden “1” de reacción con respecto al peróxido de hidrógeno y al ioduro de potasio fue el apropiado, de acuerdo a los valores obtenidos en los correspondientes ajustes lineales (R2 cercano a la unidad).

Se obtuvo un valor para la constante de velocidad:k '=0,038min−1

La dilución de los reactivos es determinante para la obtención de valores experimentales correctos, trabajando con diluciones mas concentradas, el error experimental se incrementa. Las diluciones realizadas en la práctica fueron

adecuadas, al tener un mayor control sobre la valoración del iodo con tiosulfato de sodio.

El error más apreciable observado en el tratamiento de los datos se encuentra en los intervalos de tiempos observados, debido a que la coloración del reactor ocurre en un tiempo considerable y está sujeta a errores del tipo personal (apreciación y/o reacción).