UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN
INGENIERIA QUIMICA
LABORATORIO DE CINPETICA QUÍMICA Y CATÁLISIS
CUESTIONARIO PREVIO: CINETICA DE LA “REACCION RELOJ” DE YODO CON
PERSULFATO
PÉREZ ESTRADA DANIEL ENRIQUE
GPO 2651-B
27/02/2013
CUESTINARIO PREVIO No. 2 CINÉTICA DE LA REACCIÓN RELOJ DE YODO CON PERSULFATO
Determinar en una hoja de cálculo el ln φ para orden igual a 0, ½, 1, 1.5, 2, 2.5 y 3. Fracción (α)
0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01
Orden 0
Orden 0.5
Orden 1
Orden 1.5
Orden 2
Orden 2.5
Orden 3
-2.99573227 -2.30258509 -1.89711998 -1.60943791 -1.38629436 -1.2039728 -1.04982212 -0.91629073 -0.7985077 -0.69314718 -0.597837 -0.51082562 -0.43078292 -0.35667494 -0.28768207 -0.22314355 -0.16251893 -0.10536052 -0.09431068 -0.08338161 -0.07257069 -0.0618754 -0.05129329 -0.04082199 -0.03045921 -0.02020271 -0.01005034
-2.98299117 -2.27659183 -1.85731541 -1.55520725 -1.3169579 -1.11877434 -0.9479144 -0.79671672 -0.66017614 -0.5348 -0.41800458 -0.30776379 -0.20238055 -0.1003123 -1.9984E-15 0.10036358 0.20327004 0.31301677 0.33647224 0.36068709 0.38584029 0.41217723 0.440051 0.47000363 0.50294858 0.54067018 0.58778666
-2.97019525 -2.25036733 -1.81696079 -1.49993999 -1.24589932 -1.03093043 -0.84215099 -0.67172699 -0.51443714 -0.36651292 -0.22501067 -0.08742157 0.04862074 0.18562676 0.32663426 0.475885 0.64033694 0.83403245 0.87877394 0.92652959 0.9780479 1.03439753 1.0971887 1.16903218 1.2546349 1.36405463 1.52717963
-2.95734452 -2.22391157 -1.77605595 -1.44363548 -1.17311686 -0.94043687 -0.73252295 -0.54130391 -0.36125764 -0.18822641 -0.01875073 0.15038158 0.32253051 0.50167411 0.69314718 0.90508254 1.15183003 1.46430932 1.54044504 1.62355141 1.71547031 1.81888259 1.93791713 2.07944154 2.25622753 2.49668169 2.89037176
-2.94443898 -2.19722458 -1.73460106 -1.38629436 -1.09861229 -0.84729786 -0.61903921 -0.40546511 -0.2006707 -3.9968E-15 0.2006707 0.40546511 0.61903921 0.84729786 1.09861229 1.38629436 1.73460106 2.19722458 2.31363493 2.44234704 2.58668934 2.75153531 2.94443898 3.17805383 3.47609869 3.8918203 4.59511985
-2.93147863 -2.17030645 -1.69259666 -1.32791858 -1.02239093 -0.75152595 -0.50172639 -0.26426297 -0.03277401 0.19799099 0.43294767 0.67730471 0.93725683 1.22098845 1.54044504 1.91499329 2.38036428 3.01627896 3.17908211 3.36024051 3.56473104 3.79984496 4.07688999 4.41481646 4.84916204 5.45973697 6.50128967
-2.91846349 -2.14315736 -1.65004367 -1.26851133 -0.94446161 -0.65314185 -0.38062818 -0.11778304 0.14227406 0.40546511 0.67759477 0.9650809 1.27581874 1.62048775 2.01490302 2.48490665 3.0783358 3.90197267 4.11461105 4.35188954 4.62046085 4.93006776 5.29581424 5.74300319 6.31906821 7.13049875 8.51709319
Trazar el grafico de XA vs ln φ 1 0.9 0.8
Orden 0
0.7
Orden 0.5
0.6 A X
Orden 1
0.5
Orden 1.5
0.4
Orden 2
0.3
Orden 2.5
0.2
Orden 3
0.1 0 -4
-2
0
2
4
6
8
10
Investigar que es una reacción reloj
Una reacción reloj es una reacción química en la que un cambio de color súbito marca el final de la transformación de los reactivos en productos. El tiempo que transcurre hasta el final de la reacción depende de la concentración de las especies químicas implicadas en la misma. Averiguar cuál es la diferencia entre yodimetria y yodometria.
Cuando un analito reductor se valora directamente con yodo (para producir I -), el método se llama yodimetría. En una yodometría, un analito oxidante se añade a un exceso de I - para producir yodo, que luego se valora con disolución estándar de tiosulfato. Investigar ¿cómo se determina la espontaneidad termodinámica en una escala de potenciales de oxido reducción?
En una reacción de óxido-reducción es posible establecer el sentido en la cual se desplaza la reacción, para ello se comparan los potenciales de cada semi reacción a las concentraciones dada de reactivos y productos, que se encuentra en la escala de potenciales. Consideremos el siguiente esquema potencial menos O 1 + n1e
R 1
→
positivo
e ⇒
e⇑
E O1/R1
e ⇐
potencial mas O2 + n2e
→
R 2
E O2/R2
positivo Donde O = especie oxidada R= especie reducida El flujo de electrones se transfiere desde un potencial menos positivo a uno mas positivo, veamos en un ejemplo con algunas especies: Como el sentido del flujo de electrones es desde menos potencial a un potencial mayor, se puede establecer que esta reacción ocurre de manera espontánea, debido a que los electrones que cede la reacción O 2 + n2e R 2, E O2/R2, los captará la reacción O 1 + n1e R 1, E O1/R1 o cualquier reacción que se encuentre por encima de potencial E O2/R2 (es decir potencial mas positivo). Indagar cuales son los potenciales redox de los iones persulfato, tiosulfato y yoduro.
Ion persulfato: Eº = 2.07V Ion tiosulfato: Eº =0.60V Ion yoduro: Eº =0.54V Averiguar ¿por qué se observa un color azul entre el yodo y el almidón?
El color azul entre el yodo y el almidón se debe a que en la amilosa, el componente del almidón de cadena lineal, se pueden acomodar pequeñas moléculas en el interior de un polímero de estructura filamentosa helicoidal. En presencia de almidón, el yodo forma cadenas de moléculas I 6 que se alojan en el interior de la espiral de amilosa y el color se torna azul oscuro Compara el protocolo presentado en Urquiza (1989) presentado para este experimento y comparar con el protocolo descrito en esta actividad experimental.
El procedimiento se divide en cuatro partes. Se recomienda hacer este experimento en dos sesiones de dos partes cada una. a) Constante cinética y orden de reacción Con una pipeta volumétrica se toman 50 ml de yoduro de potasio 0.20M y se ponen en un Erlenmeyer de 50ml, se pone el mismo volumen de persulfato 0.10M en un Erlenmeyer de
125 ml. se agrega el yoduro en el persulfato y se empieza a medir el tiempo. Mezclar muy bien las soluciones con un agitador. Se toma una muestra de 10 ml y se agrega en un Erlenmeyer de 125 ml el que contiene hielo y agua (para detener la reacción). El yodo liberado se titula rápidamente con tiosulfato 0.01M agregando almidón cerca del punto final. Tomar cinco muestras más a intervalos de 5 min cada una. Repetir el experimento utilizando soluciones 0.10M de yoduro y 0.05M de persulfato, preparadas por dilución de la solución original. Tomar siete muestras a intervalos de 10 min cada una. Anotar la temperatura ambiente. b) Velocidad de reacción y temperatura Efectuar el mismo procedimiento en (a), con soluciones de 0.10M de yoduro y 0.05M de persulfato a 3 ó 4°C y a 40°C: A 3 ó 4 grados, poniendo 50 ml de los frascos conteniendo las soluciones de yoduro y de persulfato sobre hielo, mezclarlas después de que ambas alcanzaron la temperatura del hielo. El matraz de reacción debe permanecer en el hielo todo el tiempo. Tomar muestras de 10 ml cada 10 min y agregarlas a Erlenmeyers conteniendo agua con hielo. Seguir la reacción durante 90 min. Efectuar la titulación con tiosulfato de 0.002M tan rápido como sea posible. A 40°C utilizando un vaso de precipitados de 2 litros como termostato, equilibrar térmicamente los frascos conteniendo las soluciones de yoduro y de persulfato antes de mezclarlas. Tomar muestras cada 5 min siguiendo las indicaciones en (a). c) Catalizador Preparar tres soluciones todas 50 ml y 0.02M en yoduro conteniendo cada una distintas concentraciones de sulfato ferroso: la primera 2 x 10 -4M, la segunda 4 x 10-4M y la tercera 8 x 10-4M. las soluciones se preparan por dilución de una mezcla 0.2M en yoduro (5 ml) y sulfato ferroso 0.005M (2 ml a la primera, 4 ml a la segunda y 8 ml a la tercera). Pasar las tres soluciones 0.01M en persulfato de 50ml cada una, diluyendo la solución 0.1M de persulfato, pasar su contenido a tres Erlenmeyers de 125 ml. Mezclar la solución 0.02M de yoduro y 2 x 10-4M de sulfato ferroso con una de persulfato 0.01M. Tomar muestras cada 5 min siguiendo las direcciones en (a). Repetir el procedimiento con las otras soluciones de ferroso. d) Efecto salino primario Preparar tres soluciones 0.04M en yoduro con un volumen de 50 ml cada una, conteniendo distintas concentraciones de cloruro de sodio: la primera 0.5M, la segunda 1.0M y la tercera 1.5M. Pesar y agregar el cloruro de sodio a 10 ml de yoduro 0.2M y diluir a 50 ml. Agregar 50 ml de persulfato 0.02M a cada una de las mezclas anteriores. Tomar seis muestras a intervalos de 5 min cada una y efectuar las titulaciones según se indica en el inciso (a). Revisar en las hojas de seguridad propiedades físicas químicas y toxicológicas
Formula Peso molecular
Yoduro de potasio KI 166 g/mol
Persulfato de potasio K 2S2O8 270.24 g/mol
Tiosulfato de sodio Na2S2O3 248.18 g/mol
Sulfato de sodio Na2SO4 142.04 g/mol
Almidón (C6H10O5)n (162.14) n
P. Ebullición P. Fusión Aspecto
Toxicidad
1330 ºC
------------------
680ºC 100ºC Cristales Polvo blanco, blancos, inodoro. inodoro, sabor Solubilidad: amargo salino. 5.3 g/ 100mL Solubilidad: de agua 140g/100mL de agua. Puede causar Por contacto daños a la con la piel tiroides. puede producir Otros efectos sequedad de la tóxicos en piel, en seres contacto humanos: con los ojos Ligeramente enrojecimiento peligroso en , dolor, y caso de quemazón, por contacto inhalación e cutáneo ingestión (irritante), de puede producir ingestión y de tos, inhalación. somnolencia y dolor de garganta y fatiga, náuseas y dolor abdominal.
------------------
-------------
48.5ºC Cristales incoloros, inodoro.
844ºC Solido cristalino de color blanco, inodoro. Solubilidad: 180g /1000mL de agua Ojos: Puede Inhalación: causar Puede irritar la irritación nariz, la ocular. garganta y los Piel: El pulmones. contacto Ingestión: repetido puede puede irritar la causar boca, esófago irritación y / o y estómago. dermatitis. En contacto La ingestión con los ojos: de grandes Puede causar cantidades irritación. puede causar Contacto con irritación la piel: Puede gastrointestina causar l. irritación si la Inhalación: exposición es Puede causar prolongada. irritación de las vías respiratorias.
-------------------Solido blanco inodoro. Poco soluble en agua fría y soluble en agua caliente. Inhalación: Puede provocar irritación de la nariz, la garganta y los pulmones. Ingestión: puede provocar obstrucción intestinal. Contacto con los ojos: Puede provocar irritación. Contacto con la piel: Puede causar irritación.
Analizar cada principio de la química verde para este experimento y comparar con los resultados sugeridos en los objetivos de la química verde. No. 1
Observación del principio en la practica
2 3
En la práctica la cantidad de residuos generados son pocos (10 mL). Factor de eficiencia en volumen: 0.010 La economía atómica es alta (100%) Las sustancias empleadas en la práctica no son de toxicidad reducida
4
Los residuos generados en la práctica son de toxicidad reducida por lo que no
Cumple
√ √ No cumple
√
representan un daño grave para la salud En la práctica se utilizan sustancias auxiliares
5
7
La práctica se lleva a cabo a presión y temperatura ambiente En esta práctica la materia prima no es renovable.
8 9 10
En la práctica no fue necesaria la formación de grupos de bloque. En la práctica no fue necesario el uso de catalizadores. En la práctica los residuos generados no son biodegradables.
11 12
En la práctica el proceso se monitorea en tiempo real En la práctica se minimiza el riesgo de accidentes químicos
6
No cumple
√ No cumple
√ √ No cumple
Bibliografía:
http://books.google.com.mx, Análisis Químico cuantitativo, Harris. http://cabierta.uchile.cl/revista/25/articulos/pdf/edu6.pdf http://www.otri.uniovi.es/Experimentos/documentos/Reaccion_reloj.pdf
Vargas Rodríguez M., Obaya, A. (2005) Calculo de parámetros de rapidez en cinética
química y enzimática. México: Universidad Nacional Autónoma de México
√ √