UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓNFACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA CARRERA DE INGENIERIA QUIMICA OXIDACION DEL ION YODURO CON PERSULFATO INFORME Nº 2 ESTUDIANTES: 1. Alejo flores Juan Carlos 2. Alvarez Astroña Víctor Hugo 3. Carballo Pinto Alvaro 4. Liendro Mamani German 5. Zambrana Rojas Richard GRUPO: Nº 4 DOCENTE: Ing. Bernardo López Arce FECHA: 25 de septiembre del 2013 Cochabamba – Bolivia I K * S 2O8 * t I Integrando se obtiene: 1 ln I ln I K * S 2O8 * t t 0 Se gráfica y se observa el valor de r2 para la afirmación de reacción de primer orden para el yoduro. de color anaranjado amarillento a la solución a medida que se va formando. Para la reacción del ioduro con persulfato se tiene la siguiente estequiometria: Por lo que la velocidad de reacción vine dada de la siguiente forma: S2O8 K * S2O8 * I t Para determinar los órdenes de reacción se seguirán los siguientes pasos: Se pondrá yoduro de potasio en exceso para asumir constante.OXIDACIÓN DEL ION YODURO CON PERSULFATO 1. . y se asumirá un orden de reacción para el persulfato de 1. se usó el espectrofotómetro para medir la concentración de yodo en la solución a medida que transcurría el tiempo. si no se cambia de orden y se prueba otra vez. Para el orden de reacción del yoduro se realiza la siguiente operación: se asume un orden de reacción igual a 1. De la pendiente de esta gráfica se podría obtener la constante K a la temperatura T1. aprovechando esto. Introducción La reacción del yoduro con persulfato produce yodo elemental. con todo esto se tiene: S2O8 1 K ' * S2O8 t Donde K’ = K * I Se integrará y se obtendrá: ln[ S2O8 ]t ln[ S 2O8 ]0 K '* t Si el valor de r2 es mayor a 80 % es correcto el orden de reacción asumido. y es característica para cada sustancia química. Marco teórico 3. la energía radiante no puede producir ningún efecto sin ser absorbida. 2. visibles e infrarrojas depende de la estructura de las moléculas. Objetivos 2. aun el vidrio que parece ser completamente transparente absorbe longitud de ondas que pertenecen al espectro visible. el agua absorbe fuertemente en la región del infrarrojo. Todas las sustancias pueden absorber energía radiante. entre ellos el de la fotosíntesis en .Tomando datos a otra temperatura y linealizando como en el primer caso se obtendría otro K’ donde: K’= K[I-]1 De esta forma hallamos K para otra temperatura T2. Espectrofotometría La espectrofotometría es el método de análisis óptico más usado en las investigaciones biológicas.2.1. Cuando la luz atraviesa una sustancia. El color de las sustancias se debe a que éstas absorben ciertas longitudes de onda de la luz blanca que incide sobre ellas y solo dejan pasar a nuestros ojos aquellas longitudes de onda no absorbida. Esto permite que se inicien ciclos vitales de muchos organismos. parte de la energía es absorbida. Objetivos específicos Hallar el orden de la reacción a temperatura ambiente Medir la absorbancia a diferentes tiempos y temperatura constante Determinar la energía de activación de la reacción 3. La absorción de las radiaciones ultravioleta. Objetivo general Determinar la cinética de la oxidación del ion yoduro empleando persulfato de amonio en medio neutro por espectrofotometría. Las moléculas pueden absorber energía luminosa y almacenarla en forma de energía interna. Con estos valores hallamos energía de activación por medio de la ecuación: ln K ln K 0 E 1 * R T 2.1. denominada también cinética de las reacciones. representando la concentración de producto o reactivo en función del tiempo transcurrido. y es por esto que no se considera parte de la termodinámica. 3.3. Las velocidades de reacción en un instante determinado pueden deducirse de las pendientes a las curvas en el punto que corresponde a dicho instante.6 10-34 J×s es la constante de Planck. y puede determinarse gráficamente. corresponde a la formación del producto x y la curva 2 a la desaparición de un reactivo y. l su longitud de onda y h= 6. La Mecánica Cuántica nos dice que la luz está compuesta de fotones cada uno de los cuáles tiene una energía: Efotón = h×n = h×c/l Donde c es la velocidad de la luz. y una que contiene una cantidad conocida de la misma sustancia. esto significa que las moléculas de esa sustancia absorben fotones de esa longitud de onda.2. Medida de las velocidades de reacción: La velocidad de reacción se define como la cantidad de producto obtenido o reactivo consumido en un intervalo de tiempo infinitesimal. estudia las velocidades y mecanismos de las reacciones químicas. En la figura 1. 3. la curva 1. Cuando decimos que una sustancia química absorbe luz de longitud de onda l.plantas y bacterias. Un sistema reactivo no está en equilibrio. Es decir: . n es su frecuencia. sino que es una rama de la cinética. Cinética Química La cinética química. Espectrofotómetro El espectrofotómetro es un instrumento que permite comparar la radiación absorbida o transmitida por una solución que contiene una cantidad desconocida de soluto. 01 N y 0. Orden de reacción El orden de una reacción es una magnitud estrictamente experimental que depende exclusivamente de la forma en que la velocidad se relacione con la concentración. Materiales.40 N y 0. Resulta familiar decir que una reacciones la suma de varias etapas. Método diferencial 4. Materiales 1 matraz aforado de 25 ml 1 matraz aforado de 50 ml 1 pipeta graduada de 1 ml 1 vaso de precipitado de 100 ml 1 matraz Erlenmeyer de 250 ml Espátula Pera 4. ya que este último se refiere al número de moléculas que intervienen en una reacción elemental.+ S4O6 2- Para poder determinar el orden de una reacción existen los siguientes métodos: Método de integración.2. reactivos y equipos 4. 2KI + (NH4)2S2O8 I2 +2S2O32- I2+ 2(NH4 )2SO4 2I.4.03 M .3.06M Solución de Persulfato de Amonio 0. Reactivos Solución de Yoduro de Potasio 0. la secuencia de estas etapas recibe el nombre de mecanismo de reacción.1. El término orden no debe de confundirse con el de molecularidad. Se pesó 1. en el siguiente orden.1. con todo esto se tiene: Donde [ ] y asumiendo una cinética de primer orden con respecto al persulfato: S 2O8 t 1 K ' * S 2O8 ln[ S 2O8 ]t ln[ S 2O8 ]0 K '* t . Parte II Se pesó 0. Cronómetro. asumiendo primer orden de reacción para el persulfato. Posteriormente se realiza la lectura de la absorbancia en el espectrofotómetro. 6. Luego iniciada la reacción se tomó alícuotas de 1 ml y se lo diluyo con agua destilada para luego aforarlo a 50 ml en un matraz volumétrico para la parte I y a 25 ml para la parte II. Equipos Balanza analítica. 5.171 g de persulfato de amonio el cual posteriormente se diluyó con agua destilada. 5. Agua destilada 4.66 g de yoduro de potasio el cual posteriormente se disolvió con agua destilada. ambas soluciones. el más diluido sobre el más concentrado de modo que la concentración de este último permanezca constante. Preparación de las soluciones Parte I Se pesó 0. luego se aforo con la ayuda de un matraz aforado de 50 ml. luego se aforo con la ayuda de un matraz aforado de 50 ml. Datos. esto de igual forma para la parte I así como para la parte II. luego se aforo con la ayuda de un matraz aforado de 25 ml. Termómetro. Se registra el tiempo en el momento que se toma la alícuota. Se pesó 0. Determinación de α y β Se mezclan en un matraz Erlenmeyer de 250 ml. cálculos y resultados Se puso yoduro de potasio en exceso para asumir constante esta concentración.249 g de yoduro de potasio el cual posteriormente se disolvió con agua destilada.057 g de persulfato de amonio el cual posteriormente se diluyó con agua destilada.3. Espectrofotómetro. Procedimiento experimental 5. luego se aforo con la ayuda de un matraz aforado de 25 ml.2. 077719 8.Comparando a la ecuación de la línea recta: y = a + b*x La relación de absorbancia y concentración está dada por la ecuación de Lambert y Beer.33 0.818940 34. que es la siguiente: A bc Dónde: Є = Absortividad molar b = Paso óptico de la celda.56 0. la formula queda: (( ) ) Parte I Datos obtenidos en la práctica: Tiempo Absorbancia [min] 1.7 *1019 *P*A Dónde: P = Probabilidad = 0.550587 39.80 0.45 0.6 A = Área molecular = 1E-15 Є = 52200 [Lt/mol*cm] b = paso óptico de la celda = 1 cm.36 0.679440 28.26 0.612070 . C = Concentración de la especie Є = 8.58 0.552100 21.331680 15. Por tanto: [ ] Además se debe considerar la disolución hecha a nuestra mezcla reaccionante: 1 ml de la mezcla se enrazo a 50 ml con agua destilada. 0000000.42304 Se realiza la regresión lineal correspondiente.44 -5.38 -5.01 0.53 0.36397 -5.36 -5.47E-03 4.99. Entonces se tiene que α =1 y β = 1 Parte II Datos obtenidos en la práctica: Tiempo Absorbancia [min] 2.29E-04 6.27E-04 5.44422 22.48 TIEMPO Como r = 0.42 -5.34 y = -0.22E-03 4.900000 -5. entonces es una buena línea recta.50 0.44E-05 3. anteriormente indicada.31332 -5.08 0.71365 36.93E-03 4.2000000.40978 -5.41E-03 ln[S2O8] -5.44 0.2955 R² = 0.679440 0.76639 43.5000000.552100 0.2093x .6000000.818940 0.3 0.35E-03 4.3000000.077719 0.26 0.331680 0.93508 .En la siguiente tabla se presentan los datos y cálculos realizados: Absorbancia 0.84E-04 5.86E-04 [S2O8] 4.22211 16.12235 6.4 -5.1000000.46 -5.4000000.60310 29.47E-03 4.41011 -5.43776 -5.7000000.68E-03 4.08 0.5.9994 ln[S2O8] -5.612070 [I2] 7.51E-04 7.8000000.550587 0.46897 -5.32 -5. ln[S2O8] vs t -5.18E-04 5. 00 10.5087 R² = 0.22211 1.02989 -3.76639 3.71365 3.510110 0.02953 -3. entonces es una buena línea recta.02971 -3.02979 -3.520000 -3.516000 -3.13E-04 0.00 50.12235 5.526000 TIEMPO Como r = 0.522000 -3.00 60. Los órdenes de velocidad hallados son de 1 tanto para el persulfato como para el yoduro.00 30.00 20. con lo que se halló que β=1.512000 -3.524000 -3.98.02963 -3.510000 y = -0. Se determinó gráficamente el orden de la reacción con los datos de tiempo y absorbancia a temperatura ambiente de 20°C.98103 4.00 -3. .31 0.42E-04 0. Entonces se tiene que α =1 y β = 1 7. ln[S2O8] vs t -3.51. Conclusiones El método establecido para determinar las concentraciones es por espectrofotometría.506000 -3.93508 4.89E-04 0.44422 2.522343 Se realiza la regresión lineal correspondiente.3.508000 0.06E-04 0.518016 0.98103 En la siguiente tabla se presentan los datos y cálculos realizados: Absorbancia [I2] [S2O8] ln[S2O8] 0.02955 -3.67E-04 0. anteriormente indicada.0003x .70E-04 0.02966 -3.516233 0.508513 0.02994 -3.521598 0.48E-04 0.60310 2.518868 0.86E-05 0.513675 0.518000 -3.9738 LN[S2O8] -3.00 40.514000 -3. Se obtuvo con mucho éxito la constante de velocidad para la oxidación del yoduro potásico con el persulfato de amonio en medio neutro y a temperatura ambiente. el orden de reacción global es entonces de 2. (1998) “Ingeniería de las Reacciones Químicas”. ed.co/cinetica/resumen. 3a. OCON GARCIA J. LEVENSPIEL. “Elementos de Ingeniería de las Reacciones Químicas”. México. O. E. S.com/doc/42936892/31442466-Orden-y-Velocidad-de-Una-Reaccion http://biblos.php .8.U. Nueva York.edu. (1981). Wiley. “Cinética de las Reacciones Químicas” 1..scribd. Referencias Bibliográficas FOGLER H. 2a.U.uamerica. Pearson Educación.E. Walas. Staley M. (2001). http://es.a ed. ed.