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