INSTITUTO TECNOLOGICO DE LA LAGUNA

Departamento de Ingeniera Qumica.

LABORATORIO INTEGRAL 2.Ing. Mara de la luz Hernndez Antuna

Practica #13: Determinacin de la constante de velocidad especfica en la inversin de la sacarosa (Mtodo polarimtrico).

Estefana Abigail Garca Snchez. 11130336

Torren, Coahuila.

25 de Noviembre del 2013DETERMINACION DE LA CONSTANTE DE VELOCIDAD ESPECFICA EN LA INVERSION DE LA SACAROSA (METODO POLARIMETRICO).

Objetivo: Determinar la constante de velocidad por mtodo polarimtrico.

Marco terico:En este experimento, la velocidad de la reaccin entre la sacarosa y el agua catalizada por in hidrgeno, se sigue midiendo el ngulo de rotacin de la luz polarizada que atraviesa la solucin. Esto se hace con un polarmetro. La reaccin es: C12H22O11+ H2O + H+ C6H12O6 + C6H12O6 +H+Sacarosa Glucosa FructosaLa sacarosa es dextrorrotatoria; pero la mezcla resultante de la glucosa y la fructosa es ligeramente levorrotatoria, porque la fructosa, que es levorrotatoria, tiene una rotacin molar mayor que la glucosa dextrorrotatoria. A medida que se consume la Sacarosa y se forma la mezcla glucosa-fructosa, va disminuyendo ms y ms el ngulo de rotacin hacia la derecha (considerando la posicin del observador al mirar al interior del tubo del polarmetro), y finalmente la luz es girada hacia la izquierda. La rotacin se determina al principio (0) y al final de la reaccin(), y la diferencia algebraica entre estas dos lecturas es una medida de la concentracin original de la sacarosa. Se supone que la reaccin es completa, por lo que prcticamente no queda sacarosa hasta un tiempo "infinito". En cualquier tiempo t puede obtenerse un nmero proporcional a la concentracin c de la sacarosa residual, a partir de la diferencia polarimtrico final (la cual tiene un valor negativo en este caso) y la lectura de t en el tiempo t. La reaccin prosigue demasiado lentamente para poder medirse en agua pura, pero es catalizada por iones hidrgeno. El agua esta en tan gran exceso que su concentracin no cambia apreciablemente y la reaccin sigue la ecuacin para una de primer orden, aunque en ella estn involucradas dos diferentesclases de molculas. As la constante de velocidad de reaccin puede calcularse a partir de la ecuacin:

TEORIA. Guggenheim ha descrito un mtodo para evaluar la constante de velocidad de una, reaccin de primer orden que no requiere esperar una lectura aun tiempo infinito. Este mtodo es til si la reaccin no llega a completarse en un perodo de laboratorio, y tiene la ventaja adicional de que cada punto graficado no de depende de una sola observacin de la lectura en un tiempo infinito. El mtodo de Guggenheim puede aplicarse directamente si los datos se toman a iguales intervalos de tiempo. Sin embargo, la velocidad de reaccincambia tan rpidamente que el procedimiento reclama al principio intervalos ms cortos. Consecuentemente, los valores de tse ponen en la grafica como una funcin del tiempo, los datos se interpolan con las curvas ms convenientes para lapsos constantes de tiempo. Los datos se ordenan en dos conjuntos. Para cada observacinc1 en el tiempo t en el primer conjunto, se hace otra observacin c2 en el tiempo t + t, donde t es un intervalo fijo de tiempo. Si se prepara una curva de log(c1c2) contra t, los puntos quedarn en una lnea recta de pendiente -k/2,303. El intervalo t de tiempo constante puede tomarse como aproximadamente la mitad de la duracindel experimento. Si t es demasiado pequeo, habr un gran porcentaje de error en c1-c2La ecuacin para este mtodo puede derivarse como sigue. Partiendo de la forma integrada de la ecuacin diferencial de la reaccin de primer orden: c = coe-ktLas concentraciones el y c2 en dos tiempos que difieren en;t son:

c1=c0e-ktc2= coe-k(t+t)Restando:

c1-c2=Tomando logaritmos

log (c1-c2) =

As la pendiente de una grfica de log (c1c2) contra t es -k/2,303. Si en lugar de medir directamente la concentracin se mide alguna funcin lineal X de la concentracin, por ejemplo la rotacinptica, se aplica una ecuacin de la misma forma que la ecuacin (7). Por ejemplo, si X=ac+b (8)

(9)

ylog (X1 -X2)= (10)La pendiente es la misma que se tendra si se hubiera trazado una grafica con las diferencias de la concentracin real. Encintica qumica, laconstantekque aparece en lasecuaciones de velocidades funcin de T y P, y recibe el nombre deconstante de velocidadocoeficiente de velocidad. Algunoscientficosemplean el primer trmino cuando se cree que la reaccin es elemental y el ltimo cuando se sabe que lareaccinocurre en ms de una etapa.Las unidades de la constante de velocidad o el coeficiente de velocidad varan con el orden de la reaccin. Supngase, por ejemplo, que una reaccin es de primer orden, es decir:

En este caso la constante cintica tendra como unidad el s-1.El funcionamiento del polarmetro es muy sencillo e ingenioso. La luz introducida es polarizada en un plano determinado mediante el polarizador, y luego se hace pasar a travs de la disolucin de la sustancia que se pretende analizar. A continuacin, esta luz pasa por un nuevo polarizador que deber estar colocado en la posicin adecuada para permitir el paso de la luz hasta el objetivo, para la cual se dispone de un sistema que permite girarlo alrededor de un eje. Gracias a la lente se puede leer en el crculo, el ngulo que es necesario girar el segundo polarizador para obtener un mximo de intensidad luminosa. Si se mide este ngulo cuando el recipiente esta vaco y cuando el recipiente esta lleno con una sustancia pticamente activa la diferencia entre ambos valores permite calcular el poder rotatorio de la disolucin.

Material y Equipo:

Polarmetro. Lmpara de vapor de mercurio con filtros o lmpara de vapor de sodio. Termostato. Bomba de circulacin. 2 tubos para polarmetro con chaqueta para agua. 3 pipetas de 25 mL. Sacarosa pura, 100 mL de cido clorhdrico 4 M, 100 mL de Acido monocloroactico 4M, tres

Procedimiento:

Veinte gramos de azcar de caa pura (sacarosa) se disuelven en agua (si es necesario filtrada, para que la solucin sea clara) y se aforan a 100 ml. La solucin de sacarosa, la solucin 4 N de cido clorhdrico y el cido monocloroactico 4 N se .colocan en el termostato a 25 y se dejan reposar unos pocos minutos basta llegar a esta temperatura. Dos tubos de polarmetro, con chaqueta, llenos de agua, se colocan en serie con el agua que circula por el termostato a 25 .Se toma una lectura cero con una lmpara de vapor de mercurio y con filtros de vidrio Corning, arreglados para trasmitir nicamente luz verde (Capitulo 25). Una lmpara de vapor de sodio es igualmente satisfactoria. Se mezclan ntimamente veinticinco mililitros de la solucin de sacarosa con 25 ml de la solucin de cido monocloroactico 4 N y se usan porciones pequeas de la solucin para lavar un tubo del polarmetro. Entonces se l1ena el tubo y se tapa. De manera similar se l1ena el segundo tubo del polarmetro, una vez que se ha lavado, usando 25 ml de la solucin de azcar y 25 ml de la solucin de cido clorhdrico 4 N Los tubos se colman rpidamente y, una vez mezclados, las lecturas se hacen tan pronto como es posible. Se toma la primera lectura de la solucin de cido clorhdrico y se anotan las mediciones subsecuentes, ms o menos cada 10 minutos durante la primera hora. A medida que la reaccin se vuelve ms lenta, las observaciones deben leerse con menos frecuencia. Debern extenderse por un perodo de 3 horas o ms. La reaccin procede mucho ms lentamente con el cido monocloroactico y las lecturas se realizan con menor constancia. Estas se toman con apropiados intervalos de tiempo necesita el polarmetro para la solucin de cido clorhdrico. El tubo que contiene cido clorhdrico es sustituido por el que contiene cido m Las lecturas finales () se toman despus que las soluciones han frasco, rgidamente tapado por un tiempo suficientemente largo como para que la reaccin haya concluido. Si no es conveniente para obtener la lectura final del cido monocloroactico, puede suponerse que , ser la misma que para el cido clorhdricoMontaje del Equipo:

Clculos:

Preparacin del HCL 4 M

C1=4M V1= 0.1 L C2=11.7M

Gramos necesarios de Carbonato de Sodio, para titular al HCl.

(Peso real= 1.06 gr)

Concentraciones reales

Valoracin de HCl

vol gastado: 0.0049 mL

Datos obtenidos:t (min)t

1054.30.2934

2060.10.3939

3070.40.6016

4078.890.8128

50810.8730

6085.91.0286

7090.11.1845

8093.51.3313

Grafica:

Conclusiones y Observaciones:

Elpolarmetroes un instrumento mediante el cual podemos determinar el valor de la desviacin de laluz polarizadapor un estereoismero pticamente activo.Este artefacto es muy sencillo e ingenioso, como puede comprobarse a travs de la figura adjunta. La luz introducida es polarizada en un plano determinado mediante el polarizador (A) y luego se hace pasar a travs de la disolucin de la sustancia que se pretende analizar. A continuacin, esta luz pasa por un nuevo polarizador (C) que deber estar colocado en la posicin adecuada para permitir el paso de la luz hasta el objetivo (F), para lo cual se dispone de un sistema que permite girarlo alrededor de un eje. Gracias a la lente (D), se puede leer en el crculo (EE) el ngulo que es necesario girar el segundo polarizador para obtener un mximo de intensidad luminosa. Si se mide este ngulo cuando el recipiente est vaco y cuando el recipiente est lleno con una sustancia opticamente activa, la diferencia entre ambos valores permite calcular el poder rotatorio de la disolucinEn esta prctica pudimos determinar la constante de velocidad especfica de la inversin de la sacarosa, que esta se realiz por medio del mtodo polarimtrico, obteniendo un valor de K=0.015 min-1 .

Bibliografas: wikipedia.org/wiki/Constante_de_velocidad uv.es/~bertomeu/material/museo/polarim.html