Estudio Cinético, Reacción de Oxidación del Ácido Ascórbico con Ferricianuro de Potasio

ESTUDIO CINÉTICOReacción de oxidación del ácido ascórbico

con ferricianuro de potasio

Contreras Jiménez Ana LauraMartínez Alvarado FelipePedraza Galeana Rodrigo

Valente Ramírez Luis Ángel

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ORDEN DE REACCIÓN El orden de reacción está definido como la

suma de los exponentes de las concentraciones en la ley de la rapidez de la reacción.

Este es también llamado orden total de reacción, pues el orden depende del reactivo que se analice.

El orden de la reacciones se determina experimentalmente y puede no tomar valores enteros, negativos, fraccionarios, positivos, etc. pero ellos tienden a ser enteros.

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Por ejemplo, dada una reacción química  2A + B → C con una ecuación r = k [A]2 [B]1

El orden de reacción con respecto a A sería 2 y con respecto a B sería 1, el orden de reacción total sería 2 + 1 = 3.

El orden de reacción no está necesariamente relacionado a la estequiometria de la reacción, a menos que la reacción sea elemental. Reacciones complejas pueden tener o no órdenes de reacción iguales a sus coeficientes estequiométricos.

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Una determinación importante en el estudio de la cinética de una reacción química es la del orden de reacción.

Siendo Co la concentración inicial del reactivo y C la concentración del reactivo pasado el tiempo t de reacción, si dC/dt obedeciese a la ecuación anterior, n será el orden de reacción.

Las reacciones químicas se clasifican en reacciones de orden cero, primer orden, segundo orden y tercer orden dependiendo de como la velocidad de reacción es influenciada por la concentración de los reactivos.

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Métodos para determinar el orden de reacción

Una vez obtenidos los datos de las concentraciones a distintos tiempos se puede determinar el orden de reacción utilizando las ecuaciones cinéticas integradas y representando la función de la concentración que aparece en esas ecuaciones frente al tiempo.

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Métodos diferenciales

Supongamos la siguiente reacción:

Método de velocidades iniciales

Si x es pequeño o (a-x) < 0.1  

La representación de v0 ln frente a 0 ln[A] da una recta, cuya pendiente es el orden de reacción para A ( ) a t = 0. Repitiendo el mismo procedimiento para B, C, etc., se obtienen los órdenes de reacción iniciales , , , . Una vez conocidos estos órdenes de reacción se puede calcular k.

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Las ecuaciones integradas de velocidad son:

Métodos integrales

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Periodo de semirreacción

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Métodos para determinar la velocidad de reacción

Los métodos físicos generalmente son más exactos y menos laboriosos que los químicos, y en general no perturban la reacción que se estudia. En ellos se mide una propiedad física proporcional a la concentración.

Dentro de estos métodos se incluye la refractometría, la conductimetría, la espectrometría de masas, la rotación óptica o las técnicas espectroscópicas, como por ejemplo, la espectroscopia de absorción UV-visible e Infrarroja, la fluorescencia, la fotoionización o la resonancia de espín electrónico.  

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Los métodos de flujo se basan en la utilización de un reactor en el que se inyectan los reactivos mediante unas jeringas. Los reactivos A y B son conducidos rápidamente a la cámara M mediante el empuje en los émbolos de las jeringas.

La mezcla se produce normalmente en un intervalo de tiempo de medio a un milisegundo. A continuación la mezcla reactiva fluye a través del tubo de observación, y en la posición P se mide una propiedad que permita conocer la concentración.

Métodos de Flujo

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La mezcla se produce en un intervalo de tiempo de medio a un milisegundo. A continuación la mezcla reactiva fluye a través del tubo de observación, y en la posición P se mide una propiedad que permita conocer la concentración (por ejemplo, midiendo la absorción de luz,).

El inconveniente de esta técnica conocida como técnica de flujo continuo, es que se necesita un gran volumen de reactivos. Esto se evita con la técnica de flujo retenido, que consiste en detener el flujo de reactivos cuando se ha llenado una tercera jeringa situada al final del reactor

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se parte de una situación en la que se ha establecido un equilibrio químico entre reactivos y productos y se cambia bruscamente una de las variables que determinan la posición del equilibrio.

Mediante el estudio del retorno del sistema a su nueva posición de equilibrio pueden determinarse las constantes de velocidad. Los métodos de relajación se usan principalmente en reacciones en fase líquida

Técnicas de Relajación

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CONSTANTE k es la constante de velocidad, la cual depende

de factores como la temperatura, es específica para cada reacción química.

Las unidades de k vienen determinadas por el orden de la reacción y deben adaptarse a la condición de que la velocidad debe expresarse en las unidades mol/l × s (variación de la concentración por unidad de tiempo).

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RAPIDEZ DE REACCIÓN La rapidez de reacción está conformada por

la rapidez de formación y la rapidez de descomposición. Esta rapidez no es constante y depende de varios factores, como la concentración de los reactivos, la presencia de un catalizador, la temperatura de reacción y el estado físico de los reactivos.

De este modo, la ley de la rapidez se puede escribir de la siguiente forma:

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La rapidez de aparición del producto es igual a la rapidez de desaparición del reactivo.

De este modo dada una reacción química  A → B + C, la ley de la rapidez se puede escribir de la siguiente forma

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Método de aislamiento de Ostwald

Para una reacción dada

si la velocidad depende de la concentración de más de un reactivo

La ecuación de velocidad se puede determinar utilizando el método de aislamiento de Ostwald que consiste en planificar las experiencias de forma que la concentración de un reactivo se mantenga constante mientras que la de otro va cambiando. Esto normalmente se logra haciendo que una de las concentraciones esté en exceso de forma que no varíe al transcurrir la reacción.

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k’ se denomina constante aparente de velocidad Esto simplifica la ecuación de velocidad

haciendo queésta dependa sólo de la concentración de un reactivo

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Agente Antioxidante Un antioxidante es una molécula capaz de retardar o

prevenir la oxidación de otras moléculas.

La oxidación es una reacción química de transferencia de electrones de una sustancia a un agente oxidante. Las reacciones de oxidación pueden producir radicales libres que comienzan reacciones en cadena que dañan las células.

Los antioxidantes terminan estas reacciones quitando intermedios del radical libre e inhiben otras reacciones de oxidación oxidándose ellos mismos. Debido a esto es que los antioxidantes son a menudo agentes reductores tales como tioles o poli fenoles.

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Los antioxidantes se encuentran contenidos en el olivo, ajo, arroz integral, café, coliflor, brócoli, berenjena, jengibre, perejil, cebolla, cítricos, semolina, tomates, aceite de semilla de la vid, té, romero, entre otros muchos alimentos.

La capacidad antioxidante de algunos frutos, como es el caso de las berenjenas, es mayor durante sus estadios iniciales. También son parte importante constituyente de la leche materna.

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Importancia farmacéutica de la Vitamina C La vitamina C, o ácido ascórbico, es un nutriente

esencial para los mamíferos. La presencia de esta vitamina es requerida para un cierto número de reacciones metabólicas en todos los animales y plantas y es creada internamente por casi todos los organismos, siendo los humanos una notable excepción.

Su deficiencia causa escorbuto en humanos, de ahí el nombre de ascórbico que se le da al ácido. Es también ampliamente usado como aditivo alimentario.

Es un potente antioxidante.Mantener el colágeno.Ayuda a la mejor cicatrización.Ayuda a la formación de glóbulos rojos.Combate infecciones bacterianas y alergias. Ayuda a la metabolización de algunos aminoácidos.Ayuda al cerebro y la espina dorsal.Ayuda a la absorción del hierro intestinal. Esencial para la formación de adrenalina.

FUNCIONES

Evitar el envejecimiento prematuro (proteger el tejido conectivo, la "piel" de los vasos sanguíneos).

Facilitar la absorción de otras vitaminas y minerales. Evitar las enfermedades degenerativas tales como

arteriosclerosis, cáncer, enfermedad de Alzheimer. Evitar las enfermedades cardíacas (tema tratado

más adelante). Desde los descubrimientos de Linus Pauling se

aseveraba que la vitamina C reforzaba el sistema inmune y prevenía la gripe, pero investigaciones realizadas en los 1990 parecen refutar esta teoría y, en todo caso, han demostrado que el consumo en exceso de suplementos de vitamina C son poco recomendables, porque, entre otras cosas, un consumo excesivo puede provocar alteraciones gastrointestinales.

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concentración del K3Fe(CN)6 en la curva patrón

  K3Fe(CN)6 HNO3 H2O destilada Concentración final

(moldm-3) 0.0025 0.1 - -

dm-3 0.004 0.001 0.005 0.001

dm-3 0.003 0.001 0.006 0.00075

dm-3 0.002 0.001 0.007 0.0005

dm-3 0.001 0.001 0.008 0.00025

dm-3 0.00025 0.001 0.00875 0.0000625

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Concentración de K3Fe(CN)6, Vitamina C y HNO3 en cada mezcla de reacción.

Corrida K3Fe(CN) (mol/dm3) Vit C (mol/dm3) HNO3 (mol/dm3)

1 0.002 0.002 0

2 0.0016 0.0016 0.016

3 0.001 0.001 0.04

4 0.000816832 0.0008 0.047524752

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fuerza iónica [I = ½ Σ(Ci*Zi2)] en cada mezcla de reacciónCorrida K3Fe(CN)

(mol/dm3)Vit C

(mol/dm3)HNO3

(mol/dm3)Fuerza iónica

1 0.002 0.002 0 0.012 0.0016 0.0016 0.016 0.0243 0.001 0.001 0.04 0.0454 0.000816832 0.0008 0.047524752 0.051608911

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Balance rédox de la reacción

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BIBLIOGRAFIA 1. Atkins, P. W., de Paula, J. Química Física, 8ª

edición, Ed. Médica Panamericana, Madrid, 2008.

2. Levine, I. N. Fisicoquímica, 5ª edición, vol. 2, McGraw Hill, Madrid, 2004.

3. quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/orden-de-reaccion