UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS Y FARMACIA ESCUELA DE QUIMICA DEPARTAMENTO DE FISICOQUIMICA

LABORATORIO DE FISICOQUIMICA QUINTO CICLO 2011

INSTRUCTOR: JUAN JOSE IXCAMPARIJ

NOTA: ESTA PRACTICA SUSTITUYE A LA PRACTICA DEL RELOJ DE YODO. HACER DIAGRAMA DE FLUJO Y PRELABORATORIO.

PRACTICA 7:

EJEMPLO DE CINÉTICA QUÍMICA DE PSEUDO PRIMER ORDEN CINÉTICA DE LA DECOLORACIÓN DE FENOLFTALEINA EN SOLUCIÓN ALCALINA

PRELABORATORIO: 1) Dada una reaccion:

A + B C + D

Cuya ley de velocidad responde a la expresion: Velocidad = k [A] [B]

Responda las siguientes preguntas: a) ¿Cuando es posible suponer que la especie B no interviene directamente en la ley de velocidad? b) Reescriba la expresion de velocidad asumiendo que la concentracion de la especie B permanece constante. c) Escriba la constante de Pseudo orden asumiendo que la concentracion de la especie B permanece constante. 2) ¿Que color presenta la fenolftaleina en medio ácido y basico? 3) ¿Como prepararia 500 ml de una solucion de NaOH 1M ?(Haga los calculos) 4) ¿A que longitud de onda se leera la muestra? OBJETIVOS:

▪ Evaluar el comportamiento para una reacción de pseudo primer orden. ▪ Calcular la constante de velocidad y vida media para la decoloración de

fenolftaleina en medio alcalino.

INTRODUCCIÓN: En cinética química, el estudio de las velocidades de reacción depende de las especies que intervienen en la reacción (reactivos). Puede ser que intervenga una sola especie, como en la reacción:

A P (1)

o intervengan 2 o más especies como las reacciones:

A + B C + D (2)

A + B + C C + D (3) La mayoría de reacciones químicas se dan como en el caso (2), para el cual la velocidad de reacción sería:

Velocidad = k [A] [B] Siendo esta una reacción global de orden 2. Sin embargo, a veces se puede suponer que la especie B no interviene directamente, tal es el caso de que:

• Sea un reactivo presente en exceso • Sea un reactivo que actué como disolvente • Sea un reactivo que presente una concentración constante conforme pasa el tiempo de reacción.

La velocidad de reacción dependerá entonces solamente de la especie A, por lo que la expresión de velocidad se puede escribir como:

Velocidad = k’ [A] A esta expresión se le conoce como: Ecuación de pseudo orden con respecto a la especie A, en la cual se ve involucrado solamente la concentración de la especie que reacciona (en este caso el reactivo “A”) y una constante k`, que se conoce como constante de pseudo orden, la cual es igual a:

k’ = k [B] donde k es la constante de velocidad de la reaccion original. Las ecuaciones de velocidad de pseudo orden se trabajan principalmente de orden uno, aunque también pueden darse reacciones de pseudo orden que tengan grados mayores. La fenolftaleina se utiliza como reactivo indicador. Es incolora en solución ácida (pH<8), fuscia en solución ligeramente alcalina (p<pH<13) y de nuevo incolora en solución fuertemente alcalina (pH>14). Cuando se añade fenolfatelína en una solución alcalina, primero sufre una conversión rápida y sucesiva en mono y luego di fenilato, que después se reacomoda para dar una especie quinoidea de color rosado, en la que los dos anillos fenólicos del dianión se incorporan en una forma de resonancia planar. El dianón reacciona lentamente con los iones hidroxilo para formar un trianión en forma de carbinol, no resonante (incoloro). La adición de hidróxido al carbono central de la estructura resulta en una interrupción del sistema conjugado.

La cinética que de la reacción de decoloración puede estudiarse convenientemente siguiendo la pérdida de color de la mezcla de reacción en un fotómetro. El cambio de concentración del dianón se monitorea midiendo el cambio en absorbancia como función del tiempo. La reacción tiene una ley de velocidad de la forma

Velocidad = k [P2-] [OH-]

Si la reacción se lleva a cabo bajo condiciones donde la concentración de fenolftaleina es muy pequeña comparada con la de iones hidroxilo, se puede asumir que la concentración de éstos permanece esencialmente constante y la ley de velocidad se reduce a:

Velocidad = k’[P2-] Donde k’ es la constante de pseudo orden y se define como

k’ = k [OH-] MATERIALES:

• Agua destilada • NaOH • Solución indicadora de fenolftaleína 1% • Pipeta de 2 mL • Micropipeta de 250 µL • Puntas para micropipeta • Celdas para espectrofotómetro • Espectrofotometro UV-Vis Cary

PROCEDIMIENTO:

1. Preparar una solución 1 M de NaOH.

2. Encender el espectrofotómetro e ingresar a la función de cinética.

3. Establecer la longitud de onda de lectura en 470 nm, el intervalo entre mediciones a 1 segundo y el tiempo total a 3 minutos.

4. Usar como blanco una solución decolorada a tiempo infinito (preparada con anticipación).

5. Determinar la temperatura de trabajo.

6. Llenar una celda con 2 mL de solución de NaOH.

7. Con la micropipeta agregar 10 µL de solución de fenolftaleina y agitar.

8. Limpiar el exterior de la celda y colocar en el portamuestras.

9. Cerrar el compartimiento de muestras e iniciar el programa de medición.

10. Graficar la absorbancia y sus funciones versus el tiempo para demostrar el orden de reacción.

11. Determinar la vida media a partir de la gráfica de Absorbancia versus tiempo.

12. Calcular la constante de pseudo orden a partir de la vida media.

CÁLCULOS: Si se supone que la reacción es de orden cero, la representación de A contra t, debe dar una línea recta; al asumir que es una reacción de primer orden con respecto a P2-, la representación de ln A frente a t debe dar una línea recta. Si el orden es 2, se debería obtener una línea recta al representar 1/[A]t frente a t.

En el caso de las reacciones de primer orden, a veces es conveniente el uso de la vida media en vez de la constante de velocidad. La vida media es el tiempo que toma para desaparecer la mitad del reactivo. Puede determinarse posicionándose adecuadamente en una gráfica. La constancia en la vida media independientemente de la concentración inicial o el “punto de inicio” escogido indica una reacción de primer orden.

La constante de velocidad y la vida media se relacionan de acuerdo con la ecuación:

K’*t1/2 = ln _C0 ó k’ = ln 2 C0/2 t1/2