reporte de fisica

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE NICARAGUAUNAN-LENFACULTAD DE CIENCIAS QUIMICASCARRERA DE FARMACIA

LABORATORIO DE FISICOQUIMICA

TEMA: Reporte de laboratorio Cintica de una disolucin acuosa

ELABORADO POR:

Br. Adalila Isabel Tllez Silva Br. Roberto Ariel Trujillo Jurez

DOCENTE:Lic. Azucena Silva Gonzlez

Len, Octubre 2012

INTRODUCCIN

La cintica o dinmica qumica es el estudio de los mecanismos y de las velocidades de las reacciones qumicas. Desde el punto de vista cintica, una mezcla reaccionante es un sistema dinmica cuya cantidad se mueve en procura de un estado de equilibrio. En la vida prctica, la velocidad de una reaccin es tan importante como la reaccin misma.

La cintica qumica en la industria farmacutica ayuda a predecir la velocidad y el tiempo de degradacin de las drogas, as como la estabilidad y su vida til.

OBJETIVOS

Conocer la importancia de la cintica qumica en la industria farmacutica.

Aprender a hacer una lectura de la concentracin de aspirina con un espectrofotmetro.

MARCO TERICO

Lacintica qumicaes un rea de lafisicoqumicaque se encarga del estudio de la rapidez de reaccin, cmo cambia la rapidez de reaccin bajo condiciones variables y qu eventos moleculares se efectan mediante la reaccin general (Difusin,superficies, catlisis). La cintica qumica es un estudio puramente emprico y experimental; laqumica cunticapermite indagar en las mecnicas de reaccin, lo que se conoce comodinmica qumica.

Cintica de las reaccionesEl objeto de la cintica qumica es medir las velocidades de las reacciones qumicas y encontrar ecuaciones que relacionen la velocidad de una reaccin con variables experimentales.Se encuentra experimentalmente que la velocidad de una reaccin depende mayormente de latemperaturay lasconcentracionesde las especies involucradas en la reaccin. En las reacciones simples, slo la concentracin de los reactivos afecta la velocidad de reaccin junto con la temperatura, pero en reacciones ms complejas la velocidad tambin puede depender de la concentracin de uno o ms productos. La presencia de un catalizador tambin afecta la velocidad de reaccin; en este caso puede aumentar su velocidad. Del estudio de la velocidad de una reaccin y su dependencia con todos estos factores se puede saber mucho acerca de los pasos en detalle para ir de reactivos a productos. Esto ultimo es el mecanismo de reaccin.Las reacciones se pueden clasificar cinticamente en homogneas y heterogneas. La primera ocurre en una fase y la segunda en ms de una fase. La reaccin heterognea depende del rea de una superficie ya sea la de las paredes del vaso o de uncatalizadorslido. En este captulo se discuten reacciones homogneas.

Rapidez de la reaccinLa Rapidez (o velocidad) de reaccin est conformada por la rapidez de formacin y la rapidez de descomposicin. Esta rapidez no es constante y depende de varios factores, como la concentracin de los reactivos, la presencia de un catalizador, la temperatura de reaccin y el estado fsico de los reactivos. Uno de los factores ms importantes es la concentracin de los reactivos. Cuanto ms partculas existan en un volumen, ms colisiones hay entre las partculas por unidad de tiempo. Al principio, cuando la concentracin de reactivos es mayor, tambin es mayor la probabilidad de que se den colisiones entre las molculas, y la rapidez es mayor. A medida que la reaccin avanza, al ir disminuyendo la concentracin de los reactivos, disminuye la probabilidad de colisin y con ella la rapidez de la reaccin. La medida de la rapidez 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 rapidez de una reaccin necesitamos medir, bien la cantidad de reactivo que desaparece por unidad de tiempo, o bien la cantidad de producto que aparece por unidad de tiempo. La rapidez de reaccin se mide en unidades de concentracin/tiempo, esto es, en (mol/l)/s es decir moles/(ls).Para una reaccin de la forma:

la ley de la rapidez de formacin es la siguiente:

es la rapidez de la reaccin,la disminucin de la concentracin del reactivo A en el tiempo. Esta rapidez es la rapidez media de la reaccin, pues todas las molculas necesitan tiempos distintos para reaccionar.La rapidez de aparicin del producto es igual a la rapidez de desaparicin del reactivo. De este modo, la ley de la rapidez se puede escribir de la siguiente forma:

Este modelo necesita otras simplificaciones con respecto a: Laactividad qumica, es decir, la "concentracin efectiva" La cantidad de los reactivos en proporcin a la cantidad de los productos y del disolvente La temperatura La energa de colisin Presencia de catalizadores Lapresin parcialde gases

ORDEN DE REACCINPara cada reaccin se puede formular una ecuacin, la cual describe cuantas partculas del reactivo reaccionan entre ellas, para formar una cantidad de partculas del producto.Para una reaccin de la forma:

esto significa, que dos partculas A colisionan con una partcula B, una partcula C y una partcula D para formar el producto E.Sin embargo, la probabilidad de que cinco partculas colisionen al mismo tiempo y con energa suficiente, es escasa.Ms probable es que dos o tres partculas colisionen y formen unproducto intermedio, este producto intermedio colisiona con las dems partculas y forma otros productos intermedios hasta formar el producto E, aqu un ejemplo:

La descomposicin de la reaccin principal en llamadasreacciones elementalesy el anlisis de estas nos muestra exactamente como ocurre esta reaccin.Por medio de mtodos experimentales o por premisas se puede determinar la dependencia de la rapidez de lasreacciones elementalescon las concentraciones de los componentes A, B, C y D.Elorden de reaccinest definido como la suma de los exponentes de las concentraciones en la ley de la rapidez de la reaccin. Este es tambin llamadoorden total de reaccin, pues el orden depende del reactivo que se analice. El orden de la reacciones se determina experimentalmente.Ejemplo:Suponiendo que la velocidad de reaccin de la primera reaccin elemental tiene una dependencia cuadrtica con la concentracin del reactivo A, esto significa que esta reaccin es de segundo orden con respecto al reactivo A. El orden total de esta reaccin es tambin segundo, pues no hay otros reactivos.Suponiendo que la velocidad de reaccin de la segunda reaccin elemental tenga una dependencia lineal con la concentracin del reactivo A2, lineal con la concentracin del reactivo B y ninguna dependencia con C. Entonces es la reaccin de primer orden en relacin a A2, de primer orden en relacin a B y de cero orden en relacin al componente C. El orden total es segundo.Suponiendo que la velocidad de reaccin de la tercera reaccin elemental tenga una dependencia lineal con la concentracin de A2BC, pero ninguna con la concentracin de D, entonces es la reaccin de primer orden en relacin a A2BC y de orden cero en relacin a D. El orden total de la reaccin es primero.Para una reaccin hipottica de la forma:

la velocidad de reaccin se define como la siguiente expresin en caso de que sea una reaccin simple molecular, como la del caso anterior:v=k[A][B](las concentraciones de reactivos estn elevados a su correspondiente coeficiente cintico slo en el caso en el que la reaccin sea elemental). Donde los corchetes denotan laconcentracinde cada una de las especies; "r" denota la rapidez de reaccin y "k" es la constante cintica. La velocidad de las reacciones qumicas abarca escalas de tiempo muy amplias. Por ejemplo, unaexplosinpuede ocurrir en menos de un segundo; la coccin de unalimentopuede tardarminutosuhoras.

Factores que afectan la velocidad de las reaccionesExisten varios factores que afectan la rapidez de una reaccin qumica: la concentracin de los reactivos, la temperatura, la existencia de catalizadores y la superficie de contactos tanto de los reactivos como del catalizador. Los catalizadores pueden aumentar o disminuir la velocidad de reaccin.TemperaturaPor norma general, la rapidez de reaccin aumenta con latemperaturaporque al aumentarla incrementa laenerga cinticade lasmolculas. Con mayorenerga cintica, las molculas se mueven ms rpido y chocan con ms frecuencia y con msenerga. El comportamiento de laconstante de rapidezocoeficiente cinticofrente a la temperatura = lnA (Ea / R)(1 / T2 1 / T1) esta ecuacin linealizada es muy til y puede ser descrito a travs de laEcuacin de Arrheniusdonde K es la constante de la rapidez, A es el factor de frecuencia, EA es la energa de activacin necesaria y T es la temperatura, al linealizarla se tiene que ellogaritmo neperianode la constante de rapidez es inversamente proporcional a la temperatura, como sigue: ln(k1 / k2) la hora de calcular la energa de activacin experimentalmente, ya que la pendiente de la recta obtenida al graficar la mencionada ley es: -EA/R, haciendo un simple despeje se obtiene fcilmente esta energa de activacin, tomando en cuenta que el valor de laconstante universal de los gaseses 1.987cal/K mol. Para un buen nmero de reacciones qumicas la rapidez se duplica aproximadamente cada diezgrados centgradosEstado Fsico de los ReactivosSi en una reaccin interactan reactivos en distintas fases, su rea de contacto es menor y su rapidez tambin es menor. En cambio, si el rea de contacto es mayor, la rapidez es mayor.Al encontrarse los reactivos en distintas fases aparecen nuevos factores cinticos a analizar. La parte de la reaccin qumica, es decir, hay que estudiar la rapidez de transporte, pues en la mayora de los casos estas son mucho ms lentas que la rapidez intrnseca de la reaccin y son las etapas de transporte las que determinan la cintica del proceso.No cabe duda de que un mayor rea de contacto reduce la resistencia al transporte, pero tambin son muy importantes la difusividad del reactivo en el medio, y su solubilidad, dado que esta es el lmite de la concentracin del reactivo, y viene determinada por el equilibrio entre las fases.Presencia de un catalizadorLos catalizadores aumentan o disminuyen la rapidez de una reaccin sin transformarse. Suelen empeorar la selectividad del proceso, aumentando la obtencin de productos no deseados.La forma de accin de los mismos es modificando el mecanismo de reaccin, empleando pasos elementales con mayor o menor energa de activacin.Existen catalizadores homogneos, que se encuentran en la misma fase que los reactivos (por ejemplo, el hierro III en la descomposicin del perxido de hidrgeno) y catalizadores heterogneos, que se encuentran en distinta fase (por ejemplo la malla de platino en las reacciones de hidrogenacin).Los catalizadores tambin pueden retardar reacciones, no solo acelerarlas, en este caso se suelen conocer como retardantes o inhibidores, los cuales impiden la produccin.Los catalizadores no modifican la entalpia, la entropia o la energia libre de Gibbs de los reactivos. Ya que esto unicamente depende de los reactivos.Concentracin de los reactivosLa mayora de las reacciones son ms rpidas en presencia de un catalizador y cuanto ms concentrados se encuentren los reactivos, mayor frecuencia de colisin.Si los reactivos estn en disolucin o son gases encerrados en un recipiente, cuanto mayor sea su concentracin, ms alta ser la velocidad de la reaccin en la que participen, ya que, al haber ms partculas en el mismo espacio, aumentar el nmero de colisiones.El ataque que los cidos realizan sobre algunos metales con desprendimiento de hidrgeno es un buen ejemplo, ya que este ataque es mucho ms violento cuanto mayor es la concentracin del cido.La obtencin de una ecuacin que pueda emplearse para predecir la dependencia de la rapidez de reaccin con las concentraciones de reactivos es uno de los objetivos bsicos de la cintica qumica. Esa ecuacin, que es determinada de forma emprica, recibe el nombre deecuacin de rapidez. De este modo si consideramos de nuevo la reaccin hipottica la rapidez de reaccin "r" puede expresarse comoLos trminos entre corchetes son las molaridades de los reactivos y los exponentes m y n son coeficientes que, salvo en el caso de una etapa elemental no tienen por que estar relacionados con elcoeficiente estequiomtricode cada uno de los reactivos. Los valores de estos exponentes se conocen comoorden de reaccin.Hay casos en que la rapidez de reaccin no es funcin de la concentracin, en estos casos la cintica de la reaccin est condicionada por otros factores del sistema como por ejemplo la radiacin solar, o la superficie especfica disponible en una reaccin gas-slido cataltica, donde el exceso de reactivo gas hace que siempre estn ocupados todos los centros activos del catalizador.PresinEn una reaccin qumica, si existe una mayor presin en el sistema, sta va a variar la energa cintica de las molculas. Entonces, si existe una mayor presin, la energa cintica de las partculas va a aumentar y la reaccin se va a volver ms rpida; al igual que en los gases, que al aumentar su presin aumenta tambin el movimiento de sus partculas y, por tanto, la rapidez de reaccin es mayor. Esto es vlido solamente en aquellas reacciones qumicas cuyos reactantes sean afectados de manera importante por la presin, como los gases. En reacciones cuyos reactantes sean slidos o lquidos, los efectos de la presin son nfimos.LuzLa luz es una forma de energa. Algunas reacciones, al ser iluminadas, se producen ms rpidamente, como ocurre en el caso de la reaccin entre el cloro y el hidrgeno. En general, la luz arranca electrones de algunos tomos formando iones, con lo que aumenta considerablemente la velocidad de reaccin.

Energia de Activacin

En1888, el qumico suecoSvante Arrheniussugiri que lasmolculasdeben poseer una cantidad mnima deenergapara reaccionar. Esa energa proviene de laenerga cinticade las molculas que colisionan. La energa cintica sirve para originar las reacciones, pero si las molculas se mueven muy lento, las molculas solo rebotarn al chocar con otras molculas y la reaccin no sucede. Para que reaccionen las molculas, stas deben tener una energa cintica total que sea igual o mayor que cierto valor mnimo de energa llamadoenerga de activacin(Ea). Una colisin con energaEao mayor, consigue que los tomos de las molculas alcancen el estado de transicin. Pero para que se lleve a cabo la reaccin es necesario tambin que las molculas estn orientadas correctamente. Laconstante de la rapidez de una reaccin(k) depende tambin de la temperatura ya que la energa cintica depende de ella. La relacin entreky la temperatura est dada por laecuacin de Arrhenius:

o, tambin, expresada en forma de logaritmos neperianos:

Donde A es elfactor de frecuencia de la materia prima con la presin..

FUNDAMENTO ANALTICO

CALCULOS

Reaccion de orden cero

Ko= Co- C/ t= Ko= 95.52- 96.05366048 /20= -0.026683024

Ko= Co- C/ t= Ko= 95.52- 95.6105056 /40= -2.262664X 10-6

Ko= Co- C/ t= Ko= 95.52- 94.5976888/60= 0.01537185333

Ko= Co- C/ t= Ko= 95.52- 93.659852/80= 0.01537185333

X = x/n= -0.026683024+ -2.262664X 10-6 +0.01537185333+0.01537185333/ 4= 2.984604167x10-3

S= (x1 x 2) 2 /n-1 = (-0.026683024 - 2.984604167x10-3 )2 + (-2.262664X 10-6 - 2.984604167x10-3 )2 + (0.01537185333- 2.984604167x10-3 ) 2+ ( 0.01537185333 - 2.984604167x10-3 )2 / 4-1=

S= 8.801681611x10-4 + 5.133163598 + 1.534439418x10-4 + 1.534439418x10-4 / 3= 1.71145 0218 = 1.30822407

CV= S/ X 100 = 43832.141 %

Resumen

Rx orden cero Ko= 2.984604167x10-3 CV= 43832.141 %

PRIMER ORDEN

K1= 1/t Ln Co /C

K1= 1/20 Ln 95.52 /96.05366048 = -2.785674498 x10-4

K1= 1/40 Ln 95.52 / 95.6105056 = -2. 367638972x10-5

K1= 1/60 Ln 95.52 / 94.5976888= 1.617100862x10-4

K1= 1/80 Ln 95.52 / 93.659852 = 2.458253259x10-4

X= X /n= -2.785674498 x10-4+-2. 367638972x10-5+1.617100862x10-4+2.458253259x10-4 / 4 = 2.632289315x10-5

S= (X1-X) 2= (-2.785674498 x10-4 - 2.632289315x10-5)2 +(-2. 367638972x10-5- 2.632289315x10-5)2 +(1.617100862x10-4-2.632289315x10-5)2 +(2.458253259x10-4 - 2.632289315x10-5)2 / 4 -1 =

S= 9.295812122x10-8 + 2.49499928287x10-9 +1.832969204x10-8 + 4.818131798x10-8 = 1.619641305x10-7= 4.024476742x10-4

CV = S /X 100 = = 4.024476742x10-4 /2.632289315x10-5 = 1528.888454 %

Resumen

Rx primer orden K1=2.632289315x10-5CV = 1528.888454 %

Segundo Orden

K2= 1/t ( 1/C 1/Co )

K2= 1/20 ( 1/96.053366048 -1 / 95.52) = -2.908217029x10-6

K2= 1/40 ( 1/95.6105056 -1 / 95.52) = -2.477510661x10-7

K2= 1/60 ( 1/94.5976888 -1 / 95.52) = 1.701184403x10-6

K2= 1/80 ( 1/93.659852 -1 / 95.52) = 2.599020659x10-6

X =X / 4 = -2.908217029x10-6+-2.477510661x10-7+1.701184403X10-6+ 2.599020659x10-6 /4 = 2.438628308x10-6

S =( X1-X )2= (-2.908217029x10-6 - 2.860592417x10-7)2+(-2.477510661x10-7 -2.860592417x10-7)2+(1.701184403X10-6 - 2.860592417x10-7)2 + (2.599020659x10-6- 2.860592417x10-7)2 /4-1 =

S= 1.020340089x10-11 +2.849534447x10-13 + 2.002579222x10-12 + 5.349790518x10-12 = 5.946908025x10-12 = 2.438628308x10-6

CV = S /X 100 = 2.438628308x10-6/ 2.438628308x10-6 x 100 = 100 %

Resumen Rx segundo orden K1=2.438628308x10-6CV= 100 %

Entonces decimos que el orden de la reaccion sera al de 2da orden , se tomar siempre el CV mas bajo.

1) 1mg AS -------} 1.304 mg ASA 62.757 mg/ml * 1mg/ 1000mg = 0.0627 mg/ml

0.062757 mg/ml * 100ml/1ml = 6.2757 mg /100 ml

1mg AS-------} 1.304 mg ASA6.2757 MG/100ml ------x= 8.18 MG /100ml ASA

0.1037 =103.7mg103.7ml /100ml --------8.18 ml/100ml

Co=95.52 mg/100ml ASA

2) 1mg AS -------} 1.304 mg ASA58.638 mg/ml * 1mg/ 1000mg = 0.058638 mg/ml

0.058638 mg/ml * 100ml/1ml = 5.8638 mg /100 ml

1mg AS-------} 1.304 mg ASA5.8638 mg/1000ml ------}x= 7.6463952mg /100ml ASA

0.1037 =103.7mg103.7ml /100ml - 7.6463952 ml/100ml ASA

Co=96.0536048 mg/100ml ASA


0.062036 mg/ml * 100ml/1ml = 6.2036 mg /100 ml

1mg AS-------} 1.304 mg ASA6.2036 mg/1000ml ------}x= 8.0894944 mg /100ml ASA

0.1037 =103.7mg103.7ml /100ml - 8.0894944 ml/100ml ASA

Co=95.6105056 mg/100ml ASA


0.069803 mg/ml * 100ml/1ml = 6.9803 mg /100 ml


0.1037 =103.7mg103.7ml /100ml - 9.1023112 ml/100ml ASA

Co=94.5976888 mg/100ml ASA


0.076995 mg/ml * 100ml/1ml = 7.6995 mg /100 ml


0.1037 =103.7mg103.7ml /100ml - 10.040148 ml/100ml ASA

Co=93.659852 mg/100ml ASA

RESULTADOS DE LA PRACTICA

GRAFICOS DE ORDEN

TiempoConcentracin

(min)ASA(mg/ml)

095.52

2096.05366048

4095.6105056

6094.5976888

8093.659852

TiempoLnCo

(min)ASA

04.55933565

204.564907

404.56028271

604.54963304

804.53966962

Tiempo1/C

(min)ASA

00.2193302

200.21906251

400.21928465

600.21979795

800.22028035

CONCLUSIONES

Durante la practica logramos los objetivos que nos propusimos , supimos la importancia de la cinetica quimica para la insustria farmaceutica , conociendo la estabilidad de un farmaco , tambien pudimos conocer el metodo mas facil para medir la concentracion de la aspirina.

BIBLIOGRAFIA

Gilbert W. Castellon, fisicoquimica , 2a edicin , Pearson Educacin, 1998

WEBGRAFIA

WWW. BUENASTAREAS.COM

WWW. WIKIPEDIA.COM

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