Pre-Informe 2 Oxidacion Del Ion Yoduro Con Persulfato

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA INGENIERIA QUIMICA

Laboratorio de Reactores ESTUDIO DE LA CINETICA DE OXIDACION DEL ION YODURO CON PERSULFATO Pre-informe №2

INTEGRANTES Cabrera Soliz Carla Verónica Flores Antezana Andrea Carla Rivera Porres Maribel  Tapia  T apia Mamani Wilma Wilma  Tapia  T apia Allison Noelia

DOCENTE Ing !opez Arze "avier #ernardo

GRUPO



%$COCHABAMBA – BOLIVIA

Pre! i"#or$e %& ESTUDIO DE LA CINETICA DE OXIDACION DEL YODURO YODURO

CON PERSULFATO '( I"trod)cci*"

!a cin&tica de 'na reacción (')mica es esa rama de la *sico(')mica ('e est'dia la velocidad a las ('e se llevan a cabo las reacciones (')micas + s's di,erentes mecanismos- no todas las reacciones se prestan a 'n est'dio cin&tico- por e.emplo las reacciones entre iones- se dan a tan alta velocidad ('e a la vista parecen reacciones instant/neas lo c'al 0ace imposible poder medir ese tiempo de reacción Para la determinación de la cin&tica de c'al('ier reacción (')mica debemos tomar en c'enta ('e variables modi*can dic0a cin&tica- teóricamente se sabe ('e la velocidad de 'na reacción (')mica se modi*ca con la temperat'ra- con las concentraciones de los reactivos + de prod'ctos- + la nat'raleza de las s'stancias !os mecanismos de reacción describe las etapas de cómo los reactivos se convierten en prod'ctos 12isten diversos m&todos para est'diar la cin&tica de 'na reacción (')mica 1ntre los c'ales se p'eden citar3 el m&todo de integración de las velocidades de reacción- el m&todo de velocidades in)ciales- el m&todo de tiempo de vida mediaentre otros 1n todos estos- se persig'e 'n mismo *n- ('e es conocer los valores de los par/metros cin&ticos espec)*cos de la reacción Para lo ('e en esta ocasión comprende 'tilizaremos el m&todo de las velocidades in)ciales para determinar el orden de la reacción est'diada- ('e consta de medir el tiempo ('e tarda 'no de los reactivos en desaparecer por completo- este p'nto lo conoceremos por medio de 'n indicador vis'al 1ste m&todo es sencillo de poner a pr'eba +a ('e solo necesitamos las concentraciones in)ciales de los reactivos + medir el tiempo con precisión &( Ob+eti,o •

-(

4btención de la constante de velocidad para la o2idación del +od'ro pot/sico por el pers'l,ato de amonio en medio ne'tro + a temperat'ra ambiente Para determinar la concentración de las especies a lo largo del tiempo 'tilizaremos 'n m&todo vol'm&trico

F)"da$e"to Te*rico

-(' O.idaci*" de/ iod)ro co" 0ers)/#ato

!a cin&tica (')mica se oc'pa del est'dio de las velocidades de reacción 5('e dependen- entre otros ,actores- de la nat'raleza + de la concentración de los reactivosla temperat'ra + la presencia de catalizadores6 as) como de la tra+ectoria seg'ida en la reacción para pasar de los reactivos a los prod'ctos 1n esta pr/ctica vamos a incidir primordialmente en el primer apartado + por ello nos detendremos en repasar los conceptos relativos a la velocidad de reacción 1s m'+ importante 0acer notar ('e dic0a velocidad se de*ne como el )ndice de cambio con el tiempo de alg7n reactivo o prod'cto ('e interviene en la reacción est'diada8 la e2presión ('e da la velocidad de la reacción como ,'nción de la concentración de cada 'na de las s'stancias ('e in9'+en en ella- se llama Ley de velocidad de reacción: 1sta le+ debe determinarse e2perimentalmente +a ('e no es posible ded'cirla a partir de la ec'ación este('iom&trica !a ,orma 0abit'al de e2presarla es por medio de 'na ec'ación en la ('e aparece 'na constante- llamada

constante de velocidad - m'ltiplicada por la concentración de varias especies elevadas a 'n e2ponente- llamado orden.

C'al('ier est'dio cin&tico incl'+e la determinación de la concentración de 'na o m/s de las especies invol'cradas en la reacción en 'n momento dado + a 'na temperat'ra determinada 1n esta pr/ctica se va a est'diar la reacción del ión pers'l,ato con el +od'ro en medio ac'oso :ic0o proceso p'ede escribirse de ac'erdo a la sig'iente relación este('iom&trica3 1n realidad se prod'cen iones tri+od'ro al disolverse el +odo en la disol'ción de +od'ro alcalino- con lo ('e la reacción ser)a3

No 0a+ m&todo sencillo para determinar el avance de la reacción directamente Para resolver esta di*c'ltad 'tilizaremos las reacciones sec'ndarias acopladas- m'c0o m/s r/pidas ('e la m'estra de est'dio- ('e se conoce con el nombre reacciones reloj ('e transc'rren sim'lt/neamente a la reacción principal ob.eto de est'dio + ('e sirven para poder detectar la aparición de 'n p'nto *nal observable- con la vista- mediante 'n cambio br'sco de color

1l +odo ('e aparece como prod'cto de la reacción principal- se cons'me .'nto al tios'l,ato en la m'+ r/pida reacción de o2idación de ión a tetrationato C'ando se 0a cons'mido todo el tios'l,ato- el I; en e2ceso colorea la disol'ción ,ormando 'n comple.o az'l con el almidón 1n el es1)e$a '- ('e se m'estra a contin'ación- ('edan re9e.adas estas reacciones

 
1mplearemos el denominado método de las velocidades iniciales para la determinación de órdenes de reacción ('e consiste en medir la velocidad al comienzo de la misma- c'ando los reactivos se 0an cons'mido menos del %=>?@ 1n este casolas concentraciones de los reactivos p'eden considerarse constantes + apro2imadamente ig'ales al valor de las concentraciones iniciales Para conseg'ir este ob.etivo pondremos siempre la misma + pe('ea cantidad de tios'l,ato en n'estros e2perimentos !a determinación de la velocidad de reacción se realiza midiendo el tiempo- t necesario para la ,ormación de 'na cantidad *.a de +odo ('e prod'ce la desaparición completa del tios'l,ato8 dada la este('iometr)a de las reacciones ' + &- dic0a velocidad ser/3

Para encontrar la constante de velocidad + los órdenes de reacción del proceso mantendremos constante la concentración del pers'l,ato en 'n gr'po de e2perimentos + en otro la del +od'ro 1ntonces la velocidad p'ede e2presarse en los sig'ientes t&rminos3

siendo 2 B + 2 las constantes aparentes de pse'do=orden  Tomando logaritmos en estas dos 7ltimas e2presiones + 0aciendo 'na representación de log vse podr/n obtener los órdenes parciales de reacción m + n a partir de las pendientes + las constantes de i vs log DI=E + log vivs log se podr/n obtener los órdenes parciales de reacción m + n a partir de las pendientes + las constantes de velocidad aparentes del proceso considerando la ordenada en el origen de ambas rectas Por 7ltimo estaremos en disposición de calc'lar la verdadera constante de velocidad del proceso a la temperat'ra de los e2perimentos P'ede s'ponerse ('e la ec'ación de velocidad es3

Nota3 el tipo de ec'ación no p'ede establecerse a priori Ser/n los res'ltados e2perimentales los ('e con*rmen- en s' caso- la ec'ación s'p'esta Se 'tilizar/ 'n m&todo de aislamiento- es decir- se traba.ar/ con 'na concentración de I= m'+ s'perior a la de pers'l,ato- de ,orma ('e- de ser correcta la ec'ación de velocidad s'p'esta- ('edar)a red'cida- apro2imadamente a3 Siendo: a

3 obs ¿ K [ Î  ]

Si s'ponemos ('e el orden de reacción respecto al pers'l,ato es 'no 5n'evamente ser/n los res'ltados los ('e con*rmen o no esta s'posición6 la ec'ación de velocidad en ,orma integrada ('eda3

Gn ,actor importante a tener en c'enta al est'diar la velocidad de 'na reacción es la temperat'ra 1n general- la velocidad de 'na reacción a'menta al a'mentar la temperat'ra + p'ede tomarse como 'n dato orientativo el 0ec0o de ('e- a temperat'ras pró2imas a la ambiente- la velocidad de m'c0as reacciones apro2imadamente se d'plica por cada >? grados de a'mento de temperat'ra !a ma+or)a de las reacciones c'mplen la ec'ación emp)rica de Arr0eni's- ('e relaciona la constante de velocidad de 'na reacción- H- con la temperat'ra- T3 24A e5!Ea6RT7  A5,actor pre=e2ponencial o de ,rec'encia6 + Ea5energ)a de activación6 son caracter)sticas de 'na determinada reacción + R es la constante de los gases donde:

1sta reacción se p'ede linealizar- tomando logaritmos- para dar3 ln k= ln A - EaR! 

:e tal ,orma ('e 'na representación gr/*ca de ln k   ,rente a "!   debe dar 'na l)nea recta de c'+as pendiente + ordenada en el origen p'eden obtenerse los valores de Ea + A- respectivamente -(&( Pre0araci*" de /as diso/)cio"es #isol$ción de %od$ro Pot&sico.

Pesar  g de JI + disolverlos en 'n vaso de >?? ml con 'na pe('ea cantidad de ag'a destilada- pas/ndolo 'na vez dis'elto a 'n matraz a,orado de >?? ml- lavando bien el vaso + enrasando posteriormente con ag'a destilada #isol$ción de Pers$lfato Pot&sico.

1n 'n vaso de precipitado se vierten %? ml de ag'a destilada + se aade ?> g de 5NKL6;S;4 aadiendo ag'a 0asta el enrase #isol$ción de !ios$lfato 'ódico (.(" ).

Pesar ;L; g de Na;S;4- disolverlo en 'n vaso de >?? ml con 'na pe('ea cantidad de ag'a destilada- pasar la disol'ción as) obtenida a 'n matraz de >?? ml + aadir ag'a destilada 0asta s' enrase- obteni&ndose as) 'na disol'ción de Tios'l,ato Sódico ?> N A partir de la disol'ción anterior- se prepara la disol'ción ??> N- solamente en el momento de 'sarla- +a ('e a este grado de dil'ción el tios'l,ato sódico no es estable Para 0acer esta disol'ción- se toman %? ml de la disol'ción ?> N con 'na pipeta- se pasan a 'n matraz a,orado de %?? ml + se aade ag'a destilada 0asta el enrase #isol$ción de Acido *lor+,drico aroimadamente (." ).

Se toma > ml de disol'ción de KCl concentrado 5dO>>6 + se lleva a >?? ml con ag'a destilada -(- Es0ectrosco0ia

!a espectroscopia GV=Visible est'dia el ,enómeno de adsorción de la radiación GV= Visible de mol&c'las org/nicas e inorg/nicas !a región visible- a la ('e es sensible el o.o 0'mano- se localiza entre los ? + ? nm

!a absorción de la radiación 'ltravioleta o visible por mol&c'las org/nicas e inorg/nicas- generalmente se prod'ce por la e2citación de los electrones de enlace- por lo tanto- la longit'd de onda de los m/2imos de absorción se p'ede relacionar con los enlaces de las especies absorbentes !os m&todos espectroscópicos se basan en la capacidad de las s'stancias de absorber 5o emitir6 radiación electromagn&tica Qstos se p'eden emplear para determinar la concentración de 'n reactivo o prod'cto d'rante 'na reacción !a *g'ra > m'estra los componentes b/sicos de 'n espectro,otómetro

1l aparato detecta la cantidad de l'z transmitida o absorbida a trav&s de la sol'ción en la celda + la compara con la ('e se transmite o absorbe a trav&s de 'na sol'ción de re,erencia denominada blanco !a lect'ra en la escala +a est/ convertida en absorbancia !a transmitancia de la m'estra se de*ne como la relación de la radiación transmitida + la incidente 5TO I I?6 !a dismin'ción de la intensidad de la radiación depende de la concentración del absorbente + de la longit'd del camino recorrido por el 0az 1stas relaciones se recogen en la !e+ de !ambert=#eer=#o'rger3 A 4 !/o8( T A 4 /o8( 5 I 6 I9 7 4 5:;b7;c A
U'e establece 'na relación lineal entre la absorbancia + la concentración- donde3 /: es la constante de proporcionalidad llamada coe*ciente de absorción molarabsortividad molar o coe*ciente de e2tinción 5M=> cm=>6 1s la caracter)stica de 'na s'stancia ('e nos dice c'/nta l'z absorbe a 'na longit'd de onda determinada 0: es el paso óptico- anc0'ra de la celda ('e contiene la m'estra 5cm6 c: es la concentración de la especie de la c'al estamos midiendo la absorbancia •

• •

5M7(

!a ec'ación mencionada es el ,'ndamento de la espectro,otometr)a La ley de Lam0ert- 1eer 1o$rer  se c'mple para 'na radiación monocrom/tica ('e atraviesa 'na disol'ción dil'ida 5 ??>M6- c'ando la especie absorbente no participa en 'n e('ilibrio ('e dependa de s' concentración -(= I"str)$e"taci*"

 Todo espectro,otómetro c'enta con los sig'ientes elementos3

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3$ente de l$4:  'n *lamento de t'ngsteno ('e ,'nciona mediante 'na ,'ente

de alimentación estabilizada proporcionando 'na radiación de intensidad constante el tiempo s'*ciente para aseg'rar 'na b'ena reprod'cibilidad de las lect'ras de absorbancia 'elector de lonit$d de onda:  se trata de 'na sencilla red de di,racción- ('e permite separar la longit'd de onda Tras seleccionar la longit'd de onda la radiación pasa a trav&s de 'n controlador de l'z- ('e consiste en 'na abert'ra en ,orma de V ('e se introd'ce o saca del 0az para controlar la intensidad de l'z ('e incide en la ,otocelda *elda: U'e contiene a la sol'ción generalmente 0ec0a de 'n material transparente ('e no absorbe la l'z S' longit'd + capacidad var)a seg7n el e('ipo + diseo !as 0a+ de paredes cil)ndricas o planas #etector 3 a &ste llega la radiación tras pasar por 'n *ltro + por la m'estra Se trata de 'n ,otot'bo de medida Se basa en el e,ecto ,otoel&ctrico de los metales ('e al irradiarlos generan electrones Escala de medida:   !a seal el&ctrica del detector 'na vez ampli*cada se registra bien en 'na escala analógica o en 'na pantalla digital ('e proporcionan los valores de Transmitancia +o Absorbancia

>( Desarro//o E.0eri$e"ta/ >(' M?todo e.0eri$e"ta/ •

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Se mezcla en 'n matraz erlenme+er de boca esmerilada de ;%? ml- %? ml de la disol'ción de pers'l,ato pot/sico con otros %? ml de la disol'ción de +od'ro pot/sico Se vierte la disol'ción de +od'ro pot/sico sobre la de pers'l,ato pot/sico 5n'nca a la inversa- +a ('e la ('e est/ en e2ceso es la de +od'ro6 Se tapa el erlenme+er con 'n tapón- se agita + se de.a en reposo 0asta el *nal de la pr/ctica- momento en ('e se 0ar/ la valoración de esta m'estra- ('e llamaremos M'estra de Reacción Completa 1n otro matraz erlenme+er de boca esmerilada de ;%? ml- se vierte %? ml de la disol'ción de +od'ro pot/sico sobre %? ml de la disol'ción de pers'l,ato pot/sico- al tiempo ('e se anota la 0ora + min'to en ('e se 0ace la mezcla- este dar/ el tiempo cero

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A intervalos de tiempo determinados se retiran con la pipeta de >? mlm'estras de >? ml de la mezcla reaccionante- los c'ales se dil'+en en 'n matraz de ;%? ml ('e contendr/ 'nos >%? ml de ag'a destilada 5con ob.eto de detener en lo posible la reacción6 'nas  gotas de disol'ción de almidón ('e se emplea como indicador 5aadir d'rante el transc'rso de la valoración c'ando la disol'ción presente 'na tonalidad amarillo p/lido- la c'al pasar/ a 'n tono az'l caracter)stico6 + 'nas  gotas de la disol'ción de /cido clor0)drico ?> N 5con ob.eto de ('e la reacción se veri*('e en medio /cido6 !as m'estras anteriores se tomar/n a los - - >%- ;?- ?- L?- %? + ? min'tos de comenzar la reacción Inmediatamente desp'&s de dil'ir la m'estra- proc&dase a s' valoración con la disol'ción de tios'l,ato sódico ??> N- para determinar el +odo libre I& @ &S&O-&!  &I! @ S>OB&!

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1l *n de la valoración se alcanza c'ando se prod'ce la total decoloración de la disol'ción ('e se valora 1l vol'men de tios'l,ato gastado se anota en el c'adro de toma de datos Gna vez ('e se 0a+an realizado estos an/lisis- + 0abiendo transc'rrido apro2imadamente ; 0oras desde ('e se 0izo la mezcla ('e dio la M'estra de Reacción Completa- se proceder/ a s' valoración 1sta se 0ar/ de la misma ,orma ('e las anteriores 1l n7mero de e('ivalentes de +odo libre ('e ('edan- al *nalizar la reacción- coincide con el n7mero de e('ivalentes de pers'l,ato sódico cons'mido 1ntonces para tiempo in*nito- 2Oa Alternativamente podemos tratar la M'estra de Reacción Completa de la ,orma en ('e se e2plicó en el apartado de Proceso 12perimental 1sto es- para alcanzar el p'nto *nal de la reacción 5o p'nto de e('ilibrio6 en menos tiempo- podemos a'mentar considerablemente la velocidad del proceso a'mentando la temperat'ra As)- podemos calentar la M'estra de Reacción Completa a ? C en s' erlenme+er con el tapón p'esto- en,riando posteriormente a temperat'ra ambiente antes de sacar la m'estra de >? ml para s' an/lisis

=( Trata$ie"to de datos

:ebemos comprobar si se c'mple la ec'ación3

 [ S  O ln   [ S  O   2

8

2

8

2

] − ]

−

0

2

   = k  × t      obs

t 

1l vol'men de tios'l,ato gastado en cada valoración es proporcional a la concentración de +odo3 2.vi.56 27=vtio 5' 289=7

es decir 

56 27=cte.vtio.

Si s'ponemos ('e- a tiempo in*nito- todo el pers'l,ato 0a reaccionado- la concentración *nal de +odo- DI;E X- ser/ ig'al a la inicial de pers'l,ato DS;4OEo- de ac'erdo con la este('iometr)a de la reacción

Por otra parte- la concentración de pers'l,ato en 'n tiempo c'al('iera- t - es ig'al a la inicial menos la cantidad ('e 0a reaccionado al cabo de ese tiempo- ('e a s' vez es ig'al a la concentración de +odo ,ormada- ('e es lo ('e medimos As) p'es- DS;4OEtODI;E X= DI;EtOcte5vX = vt6 Por tanto-

 [ S  O ln   [ S  O   2

2

2

8

] − ]

−

8

0

2

t 

    v∞  = ln     ( v∞ − v  

   ≡ k  × t  )     obs

t 

;." El rocedimiento a se$ir ser& $es:

Anotar en 'na tabla los res'ltados de vol'men de tios'l,ato gastado a los distintos tiempos + a las distintas temperat'ras Representar gr/*camente ln> vs. t - para las distintas temperat'ras t  :eben obtenerse 5dentro- por s'p'esto- de los errores e2perimentales6 rectas ('e pasen por el origen de coordenadas + de distintas pendientes 1sto nos con*rma la s'posición de ('e la reacción es de primer orden respecto al pers'l,ato !a pendiente de cada 'na es la constante Hobs a cada temperat'ra A partir de los valores de Hobs calc'lar las constantes de velocidad- H- sabiendo las concentraciones iniciales de I=  Para calc'lar los valores de H- es necesario conocer el orden con respecto al I= 5es decir- a6 :e llas medidas realizadas no es posible obtener dic0o valor Ser)a necesariorealizar otras partiendo de gran e2ceso de tios'l,ato con respecto a I= + repetir todo el procedimiento 1l res'ltado ser)a aO>- es decir- la reacción es de primer orden tanto con respecto al I= como al tios'l,ato 5orden global ;6 Representar gr/*camente ln k   vs "!   +- de la pendiente de la recta- calc'lar la energ)a de activación t 5$i"7 5a7  '= &9 -9 >9 =9 B9 i""ito

. 5$/7 5b7

a!. 5$/7

t5se876&(-9 -

/o8 5a!.7

.4a4

5a7 Tiempo transc'rrido desde el mezclado 5b7 ml de la disol'ción de tios'l,ato sódico gastado en la valoración ;.2 Reresentación r&?ca: lo vs t2.9(9

3

A.'ste de regresión para3 donde: log

a O JY

lo = lo a - @ t2.9(9

B( Re#ere"cia
1l contenido presente en el ,'ndamento teórico es 'na compilación de la sig'iente bibliogra,)a3 •

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0ttp3esscribdcomdocL?L;Llaboratorio>ir(

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K Scott Fogler 5;??>6- 1lementos de Ingenier)a de las reacciones (')micas- ] edición- 1ditorial P1ARS4N 1:GCATI4N SA de CVM&2ico