PRÁCTICA No. 7 Cinética de la Reducción de Azul de Metilo por Ácido ascórbico
Resumen:
En esta práctica se realizaron unos set de reacciones con variación de concentraciones de los reactivos para determinar el orden de las reacciones, así como la constante de velocidad de una reacción, y la vida media de las reacciones, se llevó a cabo utilizando HCl, ácido ascórbico, y azul de metileno, en cada set se utilizó una diferente concentración en cada reacción de uno de los reactivos, para luego medir la absorbancia de la reacción, ya que la velocidad o ecuación cinética depende de las concentraciones de los reactivos y las constantes cinéticas presentes en una reacción química (Aldana, 2014). Materiales y Metodología: Balones aforados Beackers Pipetas bureta Espectrofotómetro UV-visible HCl Ácido ascórbico Azul de Metilo
Resultados: Cuadro No. 1: Set A, orden, vida media y constante de velocidad de la reacción. Sustancia concentración concentraci ón Orden K [HCl] 0.27 [AA] 0.023
3.5× 10−4 1.8× 10−5 3.5× 10−5M 8.9× 10−6M 3.5× 10−6M
[AM]
Se realizaron tres sets de mezclas (HCl, ácido ascórbico, y azul de metilo), el set A con un volumen de 22ml, HCl y ácido ascórbico con concentraciones constantes únicamente variando las concentraciones del azul de metilo (3.5× 10−4, 1.8× 10−5 , 3.5× 10−5 , 8.9× 10−6, 3.5× 10−6 ) M; el set B con un volumen de 30ml, HCl y azul de metileno con concentraciones constantes, variando las concentraciones del ácido ascórbico (0, 0.0033, 0.067, 0.0167, 0.0333) M; y el set C, con volumen de 22ml, Azul de metileno y ácido ascórbico con concentraciones constantes, variando las concentraciones de HCl (0, 0.11, 0.22, 0.44, 0.55) M, se realizaron en cada set, cinco disoluciones con concentraciones diferentes de los reactivos ya mencionados, luego se midió la absorbancia de cada disolución por 1:40 minutos.
1
V/2
0.041 0.056 15.068417 0.044 0.043
V/2 = vida media K= constante de velocidad Fuente: Datos experimentales obtenidos en el Laboratorio de Fisicoquímica, Edificio T12USAC Gráfica No. 1: Set A, t vrs A; a diferentes concentraciones de azul de metileno
SET A 1.200 1.000 0.800 0.600 0.400 0.200 0.000 0
20 Series1
40 Series2
60 Series3
(eje Y absorbancia, eje X tiempo)
80 Series4
T= tiempo
A= absorbancia
Fuente: Datos experimentales obtenidos en el Laboratorio de Fisicoquímica, Edificio T12USAC
Gráfica No. 3: Set B, t vrs A; a diferentes concentraciones de ácido ascórbico
SET B 1.2 1
Gráfica No 2: Set A, t vrs ln(A/Ao) a diferentes concentraciones de azul de metileno.
SET A (ln (A/Ao))
0.8 0.6 0.4
1
0.2
0 -1 0
20
40
60
80
100
120
-2
0 23:59:17
0:00:00
0:00:43
-3
Series1
Series2
-4
Series4
Series5
-5
0:01:26
0:02:10
Series3
(eje Y absorbancia, eje X tiempo) t= tiempo A= absorbancia
-6 -7 Series1
Series2
Series4
Series5
Series3
(eje Y absorbancia, eje X tiempo) ln= logaritmo natural A= absorbancia Ao= absorbancia inicial.
Fuente: Datos experimentales obtenidos en el Laboratorio de Fisicoquímica, Edificio T12USAC.
Fuente: Datos experimentales obtenidos en el Laboratorio de Fisicoquímica, Edificio T12USAC. Gráfica No. 4: Set B, t vrs ln(A/Ao); a diferentes concentraciones de azul de ácido ascórbico.
SET B (ln (A/Ao)) 1
Cuadro No. 2: Set B, orden, vida media y constante de velocidad de la reacción. Sustancia Concentración orden K V/2 [HCl] 0.27 M [AM] 0.023 M 0M 0.000 [AA] 0.0033 M 1 0.01 0.0067 M 0.027 30.3681601 0.0167 M 0.049 0.0333 M 0.028
V/2 = vida media K= constante de velocidad Fuente: Datos experimentales obtenidos en el Laboratorio de Fisicoquímica, Edificio T12USAC
0 0
20
40
60
80
100
120
-1 -2 -3 -4 -5 -6 Series1
Series2
Series4
Series5
Series3
(eje Y absorbancia, eje X tiempo) ln= logaritmo natural A= absorbancia Ao= absorbancia inicial.
Fuente: Datos experimentales obtenidos en el Laboratorio de Fisicoquímica, Edificio T12USAC. Cuadro No. 3: Set C, orden, vida media y constante de velocidad de la reacción. Sustancia Concentración orden K V/2 [AA] 0.27 M [AM] 0.023 M 0.050 0M [HCl] 0.11 M 1 0.042 13.8077128 0.22 M 0.057 0.44 M 0.057 0.55 M 0.045
V/2 = vida media K= constante de velocidad Fuente: Datos experimentales obtenidos en el Laboratorio de Fisicoquímica, Edificio T12USAC Gráfica No. 5: Set C, t vrs A; a diferentes concentraciones de HCl.
Gráfica No. 6: Set C, t vrs ln(A/Ao); a diferentes concentraciones de HCl
SET C (ln (A/Ao)) 1 0 0
20
40
60
80
100
120
-1 -2 -3 -4 -5 -6 -7
SET C
Series1
Series2
Series4
Series5
Series3
(eje Y absorbancia, eje X tiempo) ln= logaritmo natural A= absorbancia Ao= absorbancia inicial.
1.8 1.6 1.4
Fuente: Datos experimentales obtenidos en el Laboratorio de Fisicoquímica, Edificio T12USAC.
1.2 1 0.8
Discusión:
0.6 0.4 0.2 0 23:59:430:00:00 0:00:17 0:00:35 0:00:52 0:01:09 0:01:26 0:01:44 Series1
Series2
Series4
Series5
Series3
(eje Y absorbancia, eje X tiempo) t= tiempo A= absorbancia
Fuente: Datos experimentales obtenidos en el Laboratorio de Fisicoquímica, Edificio T12USAC.
El azul de metileno es un compuesto químico heterocíclico aromático. En soluciones acuosas presenta una coloración azul profundo. La reacción de degradación del azul de metileno con ácido ascórbico es de óxido reducción en donde el A.M se reduce y el A.A se oxida (Aldana, 2014). La característica principal de esta reacción es que el azul de metileno tiene una coloración intensa mientras que la de ácido ascórbico no tiene ningún efecto colorante; por lo que esta reacción puede cuantificarse mediante métodos ópticos o espectrofotométricos. Al reducirse el azul de metileno se convierte en azul de leucometileno y ácido ascórbico al oxidarse se convierte en ácido deshidroascorbico el cual es incoloro. La reacción oxido-reducción entre el azul de metileno y ácido ascórbico se estudia fácilmente en condiciones fuertemente acidas y
un reactivo ampliamente utilizado es el HCl. Hay factores que pueden provocar cambios en la reacción oxido reducción tales como las concentraciones de azul de metileno y ácido ascórbico y la fuerza del ácido. La ley de velocidad o ecuación cinética depende de las concentraciones de los reactivos y las constantes cinéticas presentes en una reacción química (Aldana, 2014); por lo tanto, fue necesario encontrar las constantes cinéticas que se veían involucradas en la reacción redox del azul de metileno en ácido ascórbico con su respectivo orden; en el set A se encontró el orden para el azul de metileno, en el set B para el ácido ascórbico y para el set C se encontró el orden del HCl. El orden como la velocidad de la reacción dependen de la concentración del reactivo, y en las reacciones de primer orden, la concentración del reactante A decae exponencialmente con el tiempo, se determinó que todas las reacciones fueron de primer orden ya que se cumple el enunciado anterior, en la gráfica 1, 3 y 5 se observa como la concentración (medida en absorbancia) decae exponencialmente con respeto al tiempo, cuando a la expresión se le aplica logaritmo, cambian el sentido exponencial inverso, para los tres sets, ver gráficas 2, 4 y 6, Referencias: Aldana, P. (2014) Evaluación cinética de la reacción de Azul de Metileno-Acido Ascórbico mediante una técnica espectrofotométrica. Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Química USAC