INSTITUTO TECNOLOGICO DE TOLUCA

Ingeniería Química

Laboratorio Integral II Dra. Maria Sonia Martínez Gallegos

Práctica No 16.

CINETICA DE DECOLORACIÓN DE LAFENOFTALEÍNA

PRESENTAN:García González Alfredo

Mendoza González AnabelSarabia Ortega Liliana

Metepec, Estado de México 2010.

PRACTICA CINETICA DE DECOLORACIÓN DE LA FENOFTALEÍNA

OBJETIVO GENERAL.Aplicación de la espectroscopia de absorción para la determinación de la ecuación de velocidad de la decoloración de la fenoftaleína en medio básico.

INTRODUCCION.La fenolftaleína se usa, principalmente, como indicador ácido-base para determinar el punto de equivalencia en una valoración. Si en el punto final de la valoración se ha añadido base en exceso, se observa que el color rosa de la fenolftaleína desaparece al transcurrir cierto tiempo. Esta lenta decoloración de la fenolftaleína no es debida a la valoración, y la disolución se desecha sin pensar el motivo. No obstante, esta decoloración de la fenolftaleína en un medio básico es interesante y puede servir como base para una experiencia demostrativa de una cinética de pseudoprimer orden. La fenolftaleína no es un indicador ácido-base simple con un par ácido-base conjugado,

HIn-In-. Las estructuras de las formas más importantes de la fenolftaleína se indican en la siguiente figura.

pH<8; incolora 8<pH<10; rosa-roja pH>10; decoloración lenta

H2P P-2 POH3-

La fenolftaleína es incolora para pHs inferiores a 8. Esta forma incolora tiene la estructura 1 (H2P). Cuando el pH aumenta de 8 a 10, los protones fenólicos se eliminan

y se abre el anillo de lactona, dando lugar a la familiar forma rosa-roja con la estructura 2 (P2-). A pHs más altos el color rosa se decolora lentamente produciendo la estructura 3 (POH3-). Todos los cambios de color son reversibles y mientras la conversión de H2P

a P2- es muy rápida y completa, siempre que el pH sea superior a 11, la conversión de P2- a POH3- a pH superior es suficientemente lenta de modo que su velocidad puede medirse fácilmente. Puesto que P2- tiene un color intenso, la conversión de P2- a POH3-

puede seguirse midiendo los cambios en la absorbancia de una disolución básica de fenolftaleína.

La decoloración de la fenolftaleína en una disolución básica puede representarse por la reacción:

P2- + OH- POH3- (1)

y la ley de velocidad puede expresarse como:

v = k [OH-]m [P2]n (2)La mezcla de reacción es una disolución fuertemente básica que contiene trazas de

fenolftaleína, de modo que la concentración de OH- excede a la de fenolftaleína por un factor de al menos 104 en cualquier mezcla. Por lo tanto, durante cada serie la

concentración de OH- permanece constante y la ley de velocidad se puede expresar:

v = k1[P2-]n (3)

donde k1 = k [OH-]m es la constante aparente de velocidad. La reacción se dice que es

de pseudoorden n respecto a la fenolftaleína. Si la reacción es de pseudoprimer orden, una representación de ln[P2-] frente al tiempo da una línea recta con una pendiente -k1,

lo que nos permite determinar la constante aparente de velocidad. Conociendo el valor de la constante aparente para diferentes concentraciones de OH-, podemos determinar el orden respecto a los OH- y la constante absoluta de velocidad. Tomando logaritmos en la expresión de la constante aparente de velocidad obtenemos la ecuación de una recta.

Ln k1 = Ln k + m ln [OH-], cuya pendiente, m, nos permite determinar el orden de

reacción respecto al grupo hidroxilo. Conociendo el orden de reacción respecto al grupo hidroxilo podemos determinar la constante absoluta de velocidad para cada una de las experiencias.El método empleado para seguir la cinética de la reacción consiste en el registro de la absorbancia de la fenolftaleína, en disoluciones fuertemente básicas, en función del tiempo. La absorbancia se registra a 550 nm. Disoluciones de NaOH, en el rango de concentraciones 0.05-0.30 M, dan velocidades adecuadas de decoloración de la fenolftaleína. Para una concentración determinada de NaOH, la velocidad de decoloración aumenta a medida que lo hace la fuerza iónica. Con objeto de mantener la fuerza iónica constante se preparan disoluciones de NaOH y de NaCl de la misma concentración, 0.30 M. Para preparar disoluciones de sosa más diluidas se diluye la disolución 0.30 M con la disolución de NaCl.

Material Y EQUIPO DE LABORATORIO- Espectrofotómetro- Matraz aforado de 250 mL- Matraz aforado de 100 mL- Matraces- Vasos de precipitado- Pipetas- Cronometro- Tubos de ensayo- Solución de NaCl 0.3 M- Solución de NaOH 0.3M- Fenoftaleína

Procedimiento.1- Se realizarán cuatro experimentos con diferentes concentraciones de NaOH 0.6,

0.4, 0.2, y 0.1 M.

2- Para una concentración determinada de sosa la velocidad de decoloración aumenta a medida que lo hace la fuerza iónica. Esta dependencia puede explicarse por el hecho de que la reacción implica la aproximación de dos iones cargados negativamente, y la repulsión entre los mismos disminuye en un entorno que contiene iones inertes. Con el objeto de mantener la fuerza iónica constante se prepararán dos disoluciones estándar una de 0.6 M de NaOH y de NaCl 6M (se recomienda preparar 250 mL de la disolución de NaOH y 100 mL de la NaCl). Las sucesivas disoluciones de sosa se obtienen diluyendo la disolución estándar de sosa con la de NaCl. La absorbancia se determina con el espectrofotómetro a una longitud de onda de 550 nm.

3- La disolución problema se prepara añadiendo una o dos gotas de fenoftaleína a la disolución de sosa, se mezcla perfectamente.

4- Cuando la disolución de sosa es de 0.6M la decoloración de la fenoftaleína es muy rápida por lo tanto las lecturas de absorbancia pueden tomarse cada medio minuto.

5- Para las soluciones de 0.4, 0.2 y 0.1 se prepararán diluyendo con la solución de NaCl 0.6M

Resultados.

Concentración de la solución:0.4MMuestra Tiempo

(min)Absorbancia

1 0.2 0.442 1.2 0.3563 1.56 0.2764 2.3 0.2755 3.17 0.2446 4.04 0.2057 4.57 0.1488 5.54 0.1179 6.34 0.56

10 7.32 0.09111 8.47 0.06512 9.42 0.06113 11.28 0.06314 13.48 0.04515 14.54 0.0316 17.17 0.03

Concentración de la solución:0.6MMuestra Tiempo

(min)Absorbancia

1 30 0.5442 60 0.49953 90 0.45154 120 0.1665 150 0.16156 180 0.26657 210 0.21358 240 0.1699 270 0.131

10 300 0.10211 330 0.07712 360 0.061513 390 0.055514 420 0.04515 450 0.035516 480 0.02917 510 0.025518 540 0.022519 570 0.02120 600 0.0221 630 0.0195

Concentración de la solución:0.1MMuestra Tiempo

(min)Absorbancia

1 0.09 0.5682 0.53 0.5523 2.03 0.5474 3.04 0.555 3.55 0.5376 4.51 0.5367 5.43 0.5248 7.01 0.5149 7.55 0.482

10 9.05 0.47511 10.32 0.42312 11.31 0.42113 12.14 0.40414 13.09 0.37815 14.11 0.33516 15.08 0.31917 16.13 0.30518 17.07 0.28419 18.15 0.26520 19.03 0.17721 20.12 0.1822 20.52 0.1823 21.41 0.17724 20.52 0.18

Estableciendo que la reacción es de pseudoprimer orden respecto a la fenolftaleína. Se añadio una columna ln(Ao/At) . Y posteriormente se representa

en la misma gráfica el ln (Ao/At) en función del tiempo para cada una de las

series.

Concentración de la solución:0.6MMuestra Tiempo

(min)LOG(A0/At)

1 0.5 02 30.5 0.037063413 60.5 0.080941154 90.5 0.51549081

Concentración de la solución:0.4MMuestra Tiempo

(min)LOG(A0/At)

1 0.2 02 1.2 0.092002683 1.56 0.202543594 2.3 0.20411998

Concentración de la solución:0.2MMuestra Tiempo

(min)Absorbancia

1 0.03 0.3832 1.17 0.3223 1.55 0.3364 2.46 0.3045 3.39 0.2346 4.45 0.2427 5.3 0.328 6.24 0.2019 7.06 0.191

10 8.03 0.16911 8.47 0.1512 10.26 0.13913 11.01 0.12214 11.55 0.12415 13.21 0.01616 13.54 0.05617 14.44 0.05218 15.2 0.052

5 120.5 0.527426376 150.5 0.309901697 180.5 0.406201028 210.5 0.50771229 240.5 0.6183276

10 270.5 0.7269987311 300.5 0.8491081712 330.5 0.9467237813 360.5 0.9913059214 390.5 1.0823863915 420.5 1.1853705516 450.5 1.273200917 480.5 1.3290587218 510.5 1.3834163819 540.5 1.413379620 570.5 1.434568921 10.0083333 1.44556429

5 3.17 0.256062856 4.04 0.331698827 4.57 0.473190968 5.54 0.57526681

9 6.34-

0.1047353510 7.32 0.6844112811 8.47 0.8305393212 9.42 0.8581228413 11.28 0.8441121314 13.48 0.9902401615 14.54 1.1663314216 17.17 1.16633142

Concentración de la solución:0.2MMuestra Tiempo

(min)LOG(A0/At)

1 0.03 02 1.17 0.07534293 1.55 0.05685954 2.46 0.100325195 3.39 0.213982926 4.45 0.199383417 5.3 0.240776098 6.24 0.280002729 7.06 0.30216541

10 8.03 0.3553120711 8.47 0.4071075112 10.26 0.4401839713 11.01 0.4968389414 11.55 0.4897770915 13.21 1.3790787916 13.54 0.8350107517 14.44 0.8671954318 15.2 0.86719543

Concentración de la solución:0.1MMuestra Tiempo

(min)LOG(A0/At)

1 0.09 02 0.53 0.012409263 2.03 0.016361014 3.04 0.013985655 3.55 0.024374056 4.51 0.025183557 5.43 0.035017058 7.01 0.043385229 7.55 0.0713013

10 9.05 0.0776547311 10.32 0.1280079712 11.31 0.1300662413 12.14 0.1479669714 13.09 0.1768565415 14.11 0.2293035316 15.08 0.2505576517 16.13 0.270048518 17.07 0.3010319 18.15 0.3311024620 19.03 0.5063750721 20.12 0.4990758322 20.52 0.4990758323 21.41 0.5063750724 20.52 0.49907583

Graficas correspondientes a cada serie, mediante el método integral

ajustando a una ecuación lineal los datos obtenidos.

0.6M

0.4M

0.2M

0.1M

CALCULOS.Determinar:

1- La constante de velocidad de reacciónDebido a que los datos se ajustan a una ecuación lineal de la forma:

y =a+bxEn donde ,la constante de velocidad está representada por la pendiente de la línea recta siempre y cuando esta tenga un buen ajuste.Por lo antes mencionado las constantes de velocidad para cada serie fueron obtenidas gráficamente son las siguientes.Para la concentracion K(1/min)0.6M .00270.4M .09640.2M .05180.1M .0184

2- La velocidad de reacción de decoloración.Para la concentracion Velocidad de reacción de decoloración.0.6M v = 0.0027[P2-]1

0.4M V=.0964[ P2-]1

0.2M V=.0518[P2-]1

0.1M V=0.0184 [P2-]1

3- Comparar las velocidades obtenidas gráficamente.4- Comprobar que la fuerza iónica es la misma en todos los experimentos.

Discusión .

Es posible que existan variaciones en las lecturas y errores del

espectrofotómetro, los cuales intervengan en los datos reportados.

Conclusiones.

Conclusiones.