Universidad Nacional Autnoma de MxicoFacultad de Qumica
Laboratorio Unificado de FisicoqumicaPractica 4Efecto del
catalizador sobre la rapidez de reaccin (catlisis Homognea)Equipo:
3 YoloCampos Mendoza DianaCastillo Flix Daz Francisco MiguelRamrez
Madera Alejandro
Jueves. 13 15 horasFecha de experimento: jueves 16 de Abril de
2015Fecha de entrega: jueves 30 de Abril de 2015Resumen.La
constante de Faraday es la cantidad de carga elctrica que hay en un
mol de electrones. Surge de la multiplicacin del nmero de Avogadro
por la carga elctrica del electrn y originalmente fue calculada en
base a la cantidad de plata slida depositada en una reaccin
electroqumica, en la cual se utiliz una determinada cantidad de
corriente elctrica en un cierto tiempo. Su valor es 96484,5561
C/mol. En esta prctica mediante 2 mtodos diferentes se evalu
experimentalmente dicho valor, obteniendo para el caso ms prximo
Fexp=97632.02 C/mol. Para lo cual se efectuaron una serie de
experimentos en los cuales llevando a cabo una reaccin de
xido-reduccin se midi la intensidad de corriente en un determinado
tiempo as como el nmero de cargas por mol. Para lo cual se midi:Por
un lado la diferencia de masa en el ctodo Cu y por el otro la
aparicin de H2(g) por la reaccin de
reduccin.Introduccin.Absortividad y Absortividad Molar La
absorbancia es directamente proporcional a la longitud del camino b
a travs de la solucin y la concentracin c de la especie absorbente.
Estas relaciones se dan como:A = abcSiendo a una constante de
proporcionalidad llamada absortividad. La magnitud de a depender de
las unidades empleadas para b y c. A menudo b es dada en trminos de
cm y c en gramos por litro, entonces la absortividad tiene unidades
de lg1 cm 1. Cuando la concentracin se expresa en moles por litro y
la longitud de la celda en centmetros, la absortividad se llama
absortividad molar, se designa como y tiene unidades de lmol1 cm 1,
entonces la absorbancia es: A = bcCurva de Calibracin Denominamos
espectro de una sustancia a la representacin de absorbancia (A) en
funcin de longitud de onda (), este grfico presenta ondulaciones
con mximos y mnimos. Para hacer las determinaciones cuantitativas
se elige, en general, la longitud de onda correspondiente a un
mximo, pues el error de medicin es mnimo y la sensibilidad mxima.
Para verificar el cumplimiento de la ley de Beer, se debe realizar
la curva de calibracin; absorbancia (A) en funcin de concentracin
(c), para lo cual se preparan soluciones de la sustancia de
concentraciones conocidas y se mide la absorbancia a la longitud de
onda elegida.
La rapidez con la que se produce una transformacin qumica es un
aspecto muy importante. Tanto desde el punto de vista del
conocimiento del proceso como de su utilidad industrial, interesa
conocer la velocidad de la reaccin y los factores que pueden
modificarlaSe define la velocidad de una reaccin qumica como la
cantidad de sustancia formada (si tomamos como referencia un
producto) o transformada (si tomamos como referencia un reactivo)
por unidad de tiempo.La velocidad de reaccin no es constante. Al
principio, cuando la concentracin de reactivos es mayor, tambin es
mayor la probabilidad de que se den choques entre las molculas de
reactivo, y la velocidad es mayor. a medida que la reaccin avanza,
al ir disminuyendo la concentracin de los reactivos, disminuye la
probabilidad de choques y con ella la velocidad de la reaccin. La
medida de la velocidad de reaccin implica la medida de la
concentracin de uno de los reactivos o productos a lo largo del
tiempo, esto es, para medir la velocidad de una reaccin necesitamos
medir, bien la cantidad de reactivo que desaparece por unidad de
tiempo, bien la cantidad de producto que aparece por unidad de
tiempo. La velocidad de reaccin se mide en unidades de
concentracin/tiempo, esto es, en moles/s.El aumento de la
concentracin de los reactivos hace ms probable el choque entre dos
molculas de los reactivos, con lo que aumenta la probabilidad de
que entre estos reactivos se d la reaccin. En el caso de reacciones
en estado gaseoso la concentracin de los reactivos se logra
aumentando la presin, con lo que disminuye el volumen.Si la reaccin
se lleva a cabo en disolucin lo que se hace es variar la relacin
entre el soluto y el disolvente.
Mtodo de aislamiento de OstwaldLey de Beer-Lambert:
Siendo el coeficiente de extincin molar, la concentracin y
distancia de la celda.Objetivos Estudiar el efecto de un
catalizador sobre la rapidez de reaccin Definir cul de las especies
es un mejor catalizador con el valor de K Establecer un modelo
matemtico que represente y prediga el comportamiento del
experimento Establecer como depende la rapidez de reaccin en funcin
de los catalizadores establecer de manera cualitativa la influencia
de las especies en la rapidez de reaccin y la concentracin.Hiptesis
A mayor concentracin del buffer (concentracin de fosfato, Especies
catdicas) se obtendr un aumento en la rapidez de la reaccin. A
mayor pH el efecto cataltico ser mayor pues la especie catdica
tendr un mayor efecto (OH-). Plantear orgnicamente el efecto
(desplazamiento de especies, electrones, enlaces, etc) Es un modelo
adecuado para representar la dependencia de la rapidez de reaccin
con los catalizadores en la reaccin estudiada Se manifiesta la
catlisis bsica especfica y general.Anlisis previo (Clculos) Se
utilizaron los resultados de la practica anterior. Calibracin del
espectrmetro[I2/I]Volumen de I2/I (mL) utilizado
00
4x10-60.2
8x10-60.4
1.2x10-50.6
1.6x10-50.8
2.0x10-51.0
Tabla 1. Disolucin I2/I para fijar la mxima longitud de
onda.Grafica 1.Construccin de grfica para determinar de la longitud
de onda seleccionada para las mediciones en el experimento.Un pico
alto positivo, es la longitud de onda mxima, en este caso es de
350, la cual ser fijada para llevar a cabo la siguiente parte del
experimento. Obtencin de la Absortividad molarA[I2/I-]
0.3882.00E-05
0.3441.60E-05
0.2521.20E-05
0.1648.00E-06
0.0744.00E-06
00.00E+00
Tabla 2. Disolucin I2/I para obtencin de la absortividad
molar.Grafica 2.Construccin de grfica para determinar de para
absortividad molar las mediciones en el experimento.Dada la
pendiente anterior y de acuerdo a la Ley de Beer-Lambert: Siendo
l=1cm y linealizando la ecuacin;Una vez obtenido esta puede
seguirse el paso de la reaccin por lo cual mediremos
absorbancias.Condiciones del experimento:pHH2PO41-H2PO42-
7.40.01090.0391
7.60.00760.0424
7.80.00550.0445
80.00390.461
Tabla 3. Condiciones del experimento. Concentraciones del
buffer.
Vaso AVaso B
Acetona [0.5M]Buffer pH x(dependientes de la tabla 3)I2/I- [mL]
2E-04H2O
10 ml1 mL2 mL7 mL
10 ml2 mL2 mL6 mL
10 ml3 mL2 mL5 mL
10 ml4 mL2 mL4 mL
10 ml5 mL2 mL3 mL
Tabla 4. Condiciones del experimento.Resultados(buffer 7.4)
vaso 1234512345
tAbsorbancia Concentracin
0
200.3360.3020.3190.32510.31451.70E-051.50E-051.60E-051.60E-051.60E-05
400.330.2820.2880.28970.27471.60E-051.40E-051.40E-051.40E-051.40E-05
600.310.2630.25590.25480.24051.50E-051.30E-051.30E-051.30E-051.20E-05
800.290.2360.22390.21980.20181.40E-051.20E-051.10E-051.10E-051.00E-05
1000.2690.21120.19150.18350.16371.30E-051.00E-059.40E-069.10E-068.10E-06
1200.250.18430.16130.14380.12111.20E-059.10E-068.00E-067.10E-066.00E-06
1400.230.15550.12730.11160.08741.10E-057.70E-066.30E-065.50E-064.30E-06
1600.210.13010.09680.07890.05071.00E-056.40E-064.80E-063.90E-062.50E-06
1800.1910.10460.06640.04480.01759.40E-065.20E-063.30E-062.20E-068.60E-07
2000.1710.07780.03748.40E-063.80E-061.80E-06
2200.1520.05180.00997.50E-062.60E-064.90E-07
2400.1330.02656.60E-061.30E-06
2600.1140.0025.60E-069.90E-08
2800.0964.70E-06
3000.0763.70E-06
(buffer 7.6)
vaso 1234512345
tAbsorbancia Concentracin
0
150.3370.3120.330.3350.3311.70E-051.50E-051.60E-051.70E-051.60E-05
300.3160.2810.3060.3070.31.60E-051.40E-051.50E-051.50E-051.50E-05
450.2970.2540.280.2760.2681.50E-051.30E-051.40E-051.40E-051.30E-05
600.2780.2240.2430.2520.2371.40E-051.10E-051.20E-051.20E-051.20E-05
750.2580.1950.2280.2220.2051.30E-059.60E-061.10E-051.10E-051.00E-05
900.2370.1680.2020.1930.1741.20E-058.30E-061.00E-059.50E-068.60E-06
1050.2160.1380.1750.1640.1411.10E-056.80E-068.60E-068.10E-067.00E-06
1200.1960.1090.1510.1350.119.70E-065.40E-067.40E-066.70E-065.40E-06
1350.1770.0810.1250.1060.088.70E-064.00E-066.20E-065.20E-063.90E-06
1500.1370.0530.0990.0780.0496.80E-062.60E-064.90E-063.80E-062.40E-06
1650.1370.0270.0740.0550.0236.80E-061.30E-063.60E-062.70E-061.10E-06
1800.1170.0020.0490.0240.0015.80E-061.10E-072.40E-061.20E-064.90E-08
1950.0980.0260.0034.80E-061.30E-061.30E-07
2100.0770.0053.80E-062.40E-07
2250.0582.90E-06
2400.0391.90E-06
2550.029.80E-07
(buffer 7.8)
vaso 1234512345
tAbsorbancia Concentracin
0
100.32740.32421.60E-051.60E-05
150.340.32351.70E-051.60E-05
200.30940.30411.50E-051.50E-05
300.320.29910.28720.2811.60E-051.50E-051.40E-051.40E-05
400.26460.25761.30E-051.30E-05
450.30.27211.50E-051.30E-05
500.24170.23391.20E-051.20E-05
600.280.24320.21910.21021.40E-051.20E-051.10E-051.00E-05
700.19430.17449.60E-068.60E-06
750.260.21791.30E-051.10E-05
800.17070.15828.40E-067.80E-06
900.220.19310.14710.13881.10E-059.50E-067.30E-066.80E-06
1000.12410.11556.10E-065.70E-06
1050.210.16621.00E-058.20E-06
1100.10190.09225.00E-064.50E-06
1200.20.13840.07930.0699.90E-066.80E-063.90E-063.40E-06
1300.05510.04332.70E-062.10E-06
1350.180.11198.90E-065.50E-06
1400.03530.02591.70E-061.30E-06
1500.160.08637.90E-064.30E-06
1650.130.06086.40E-063.00E-06
1800.110.0355.40E-061.70E-06
1950.090.01184.40E-065.80E-07
2100.073.50E-06
2250.052.50E-06
2400.031.50E-06
(buffer 8)
vaso 1234512345
tAbsorbancia Concentracin
0
100.330.3250.31560.32360.2931.60E-051.60E-051.60E-051.60E-051.40E-05
200.310.30160.29060.29270.2671.50E-051.50E-051.40E-051.40E-051.30E-05
300.290.27650.26160.26060.23021.40E-051.40E-051.30E-051.30E-051.10E-05
400.270.25160.23220.23140.19691.30E-051.20E-051.10E-051.10E-059.70E-06
500.250.22380.20250.19790.16221.20E-051.10E-051.00E-059.80E-068.00E-06
600.230.19750.17270.16770.12791.10E-059.70E-068.50E-068.30E-066.30E-06
700.210.1720.14370.13620.09311.00E-058.50E-067.10E-066.70E-064.60E-06
800.190.14560.11360.10510.06029.40E-067.20E-065.60E-065.20E-063.00E-06
900.170.11950.08520.07470.03118.30E-065.90E-064.20E-063.70E-061.50E-06
1000.150.09340.05640.04520.00677.30E-064.60E-062.80E-062.20E-063.30E-07
1100.130.07020.03140.01936.30E-063.50E-061.50E-069.50E-07
1200.110.0450.00815.30E-062.20E-064.00E-07
1300.090.02224.30E-061.10E-06
1400.070.00283.40E-061.40E-07
1500.052.40E-06
1600.031.50E-06
1700.016.60E-07
Tabla 5. Resultados para los experimentos en los vasos 1-5. Para
cada concentracin de buffer.Anlisis de resultados Graficas de
resultados:
Inicialmente se procedi a calcular el orden de reaccin del yodo
puesto que la concentracin de la acetona esta en exceso, el cual
resulto ser 0 de acuerdo a la grfica 3 en la cual se observa que la
mediante el mtodo integral y graficando tiempo contra [I2/I-]
obtenemos una lnea recta, la cual demuestra que el orden de reaccin
respecta al [I2/I-] es 0. Por lo cual la velocidad de reaccin solo
depende de la concentracin de acetona. H+CH3 CO CH3 + I2 CH3 CO
CH2I + HILa velocidad de la reaccin puede expresarse
y
Grafica 3. [I2/I-] vs t utilizada para determinar la Kaparente y
el orden de reaccin respecto al [I2/I-]
Puesto que sabemos que podemos calcular la al linealizar la
ecuacin de la siguiente forma.
Por lo anterior y grficamente:
Grafica 4. Determinacin de la K real de la yodacin de acetona y
el orden de reaccin respecto a la acetona.De la grfica 4 pude
extraerse la constante y el orden de reaccin respecto a la acetona
los cuales son:=1.14K=0.0014Por ello experimentalmente comprobamos
que la ecuacin emprica de rapidez de yodacion de acetona es:
Conclusiones
BibliografaCHANGR. Qumica. Editorial Mc Graw Hill. Mxico.1992.
Primera edicin en espaol. Whitten K. Gailey R. y Davis R. Qumica
General. Editorial Mc Graw Hill.P. W.
Atkins,Fisicoqumica(Addison-Wesley Iberoamericana, Wilmington,
1991). BROWN, Theodore; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E. Qumica:
La ciencia central. 9 ed. Prentice-Hall,
2005.http://html.rincondelvago.com/determinacion-de-la-constante-de-faraday_electrolisis.htmlhttp://apuntescientificos.org/faraday-ibq2.html