estudio cinÉtico de la decoloraciÓn de la...

ÉESTUDIO CINÉTICO DE LA

DECOLORACIÓN DE LA

FENOLFTALEÍNA EN

MEDIO BÁSICOMEDIO BÁSICO

1Laboratorio de Química Física I

2009-2010Remedios González Luque

OBJETIVODeterminar la ley de velocidad de la reacción de

decoloración de la fenolftaleina en mediodecoloración de la fenolftaleina en medio

básico mediante espectroscopia de absorción.

P2- + OH- POH3-

v = k [OH-]m [P2-]n Q é t t

m = orden respecto a los OH-

¿Qué estructuras

de la fenolftaleína

n = orden respecto a la fenolftaleina

k = constante de velocidad

corresponde a

P2- y POH3-?

2

k = constante de velocidad P2 y POH3 ? Laboratorio de Química Física I


Fenolftaleina

OH OH O OO-O- O- O-

C

CO

O

C

CO-

O

C

CO-

O

C OH

C

O

O-

1 2 3

H [8 10] [> 11]

P2- POH3-PH2pH [8-10] [> 11]

velocidad muy rápida “lenta”

¿Porqué se utiliza la espectroscopia de¿Porqué se utiliza la espectroscopia de absorción para seguir la evolución de la concentración de reactivos?



ÍAE (molecula) = E (fotón)

EN

ERG

Fotón

/hch

RadiomicroondasInfrarrojoVisibleUltravioletaRayos XRayos gamma

600-640 nm

640-700 nm 560-600 nm

400 450400-450 nm

450-480 nm

480-560 nm



P2- + OH- POH3-

La reacción que vamos a estudiar es reversible.

Para que la reacción inversa adquiera

importancia debe haber transcurrido suficiente p

tiempo.

Por tanto al comienzo de la reacción, lejos del

equilibrio, aplicaremos el tratamiento

irreversible



Tratamiento irreversibleP2- + OH- POH3-

v = k [OH-]m [P2-]n

Tenemos que determinar el orden de reacción respecto a dos reactivos ¿Cómo podemos determinar primero el orden respecto a uno de ellos y qué reactivo será?

[OH ]o [P2 ]o [OH ] cte[ ]o [ ]o [ ]

k t t t n2Pkv k1 = constante aparentek = kabs = constante absoluta

1 Pkv

mOHkk 6

1 OHkk Laboratorio de Química Física I


¿Cómo se confirma que el orden respecto a la fenolftaleína es uno?

2P1kdt

2Pdv dt

ln[P2 ]o[P2 ]t

k1 t ln[P2 ]t ln [P2 ]o k1 t

t

¿Cómo se determina la concentración de fenolftaleína?



Ley de Beer-Lambert

lcA

lAP /2 lA

lAPP

oo

//

2

2

Aoln

A o

A t k1 t ln At ln Ao k1 t



lnAo k1 t ln At ln Ao k1 t

lnAt

k 1 t ln At ln Ao k1 t

*ln (A o/A t)

[OH-] - 0.3 M

0.2 M

x* .

.0.10M

x

*

* .

0.05 M

x

x* .

¿Cómo se determina el orden respecto a los OH-?

9

¿ p

Laboratorio de Química Física I2009-2010

Remedios González Luque

ORDEN RESPECTO A LOS OH-

mb OHkk 1 OHlnmklnkln b1 abs OHkk1 OHlnmklnkln abs1

Ln k1

Pendiente=m = orden

L [OH ]Ln [OH-]

Có d t i l t t d l id d b l t ?

10

¿Cómo se determina la constante de velocidad absoluta?Laboratorio de Química Física I


CONSTANTE DE VELOCIDAD ABSOLUTACONSTANTE DE VELOCIDAD ABSOLUTA

kabs = k1 / [OH-]

][][____

abskk 4

][i

absk

k abs t(3,0.975) s(k abs ) k abs t(3,0.975)s(kabs )

4

¿Porqué no determinar la constante de velocidad absoluta de la ordenada en el origen de la representación anterior?

11

g p



Hemos obtenido la ley de velocidad aplicando el tratamiento irreversible. ¿Qué parámetros obtendremos aplicando el tratamiento reversible?tratamiento reversible?

P2- + OH- POH3-

2[OH ]o [P2 ]o [OH ] cte

K = K [OH-]

v = k [P2-] k [POH3 ]

K1 = K [OH ]

v = k1 [P2-] – k-1 [POH3-]

OBJETIVO: Determinar K y K y K

12

OBJETIVO: Determinar K1 y K-1 y KLaboratorio de Química Física I


P2- + OH- POH3-

32

2POHkPkPd 11 POHkPk

dt

2Pd

20

21

21 PPkPk

dtPd

EN EL EQUILIBRIO

2 e2

02

1e2

12

PPkPk0dtPd

2P

e2P

02P

eP

1k1k

13

e0



22e

2P1k1k

2

e2P

02P

11

2P0

2P1k2P1kdt

2Pd

INTEGRANDO

2P2P0

2P1k

02P

e2PLn

t2P

e2PLn

e0

Ley de Lambert-Beer: [P2-] = A / lLey de Lambert Beer: [P ] A / l t

eA0A0A1k

eA0ALneAtALn



)

teA0A

0A1keA0ALneAtALn

(At-A

e) 0Ln

eA0A0A1kpendiente

2

t

e2P

02P

e2P

1k1k

Ley de Lambert-Beere0

eA1k1k

Ae = Absorbancia l ilib i

15

eA0A1k1k en el equilibrio



PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

P2- + OH- POH3-

v = k [OH-]m [P2-]n m = ?

n = ?[ ] [ ]k = ?

¿Qué parámetros necesitamos determinar para

alcanzar el objetivo de la experiencia?

¿Cómo vamos a determinarlos?

16

¿Cómo vamos a determinarlos?



v = k [OH-]m [P2-]n

Valorando la disolución

Siguiendo la evolución de la b b i d l t dla disolución

de sosa absorbancia de la muestra de reacción a lo largo del tiempo

VALORACIÓN DE NaOH CON

FTALATO ÁCIDO DE POTÁSIOFTALATO ÁCIDO DE POTÁSIO

CO2K CO2KN OH H O

CO2H CO2Na+ NaOH

+ H2O

17

(Mr= 204,23 g/mol)Laboratorio de Química Física I


VALORARACIÓN DE LA DISOLUCIÓN DE NaOH

NaOH ¿Qué masa de HFt utilizamos en la valoración?Supongamos que queremos gastar 20 mL de NaOH?Supongamos que queremos gastar 20 mL de NaOH?

Fenolftaleína HFtNaOH M

mVNaOH Fenolftaleína

¿Qué volumen de agua utilizaremos para di l l ft l t ?

rM

¿Qué indicador utilizamos?

disolver el ftalato ?

¿Cómo será el pH en el punto de equivalencia?

18

HFt ¿Cuántas valoraciones hacemos?

¿Qué volumen de sosa se gastará en la valoración?

18¿Cuántas valoraciones hacemos?



MEDIDAS DE ABSORBANCIASMEDIDAS DE ABSORBANCIAS

¿Qué necesitamos hacer para registrar la ¿Q p gabsorbancia en función del tiempo?

Conectar el espectrofotómetro. Seleccionar = 550 nm.

¿Porqué se registra la absorbancia a 550 nm?

A

19

(nm)530Laboratorio de Química Física I


¿De qué disoluciones vamos a medir la absorbancia?

M t d ióMuestra de reacción:

- NaOH: 0 3 0 20 0 10 y 0 005 MNaOH: 0.3, 0.20, 0.10 y 0.005 M

- 1 gota fenolftaleina

¿Cómo se preparan las disoluciones de NaOH?

A partir de de disoluciones 0.3 M de NaOH y NaCl.

¿Porqué se diluye la sosa con NaCl y no con agua?



1 2Fuerza iónica:

I

12

mi zii

iz = carga de los iones = 1 (para NaOH y NaCl)

m concentración molal (mol/kg)

ci = 1 mi ~ miPara disoluciones diluidas

m = concentración molal (mol/kg)

ci 1 mi miPara disoluciones diluidas

1c = concentración molar (mol/L)

iic

21I

c concentración molar (mol/L)

= densidad

Una vez preparada la mezcla de reacción ¿cómo se registra la absorbancia?¿ g



REGISTRO DE LA ABSORBANCIA EN FUNCIÓN DEL TIEMPODEL TIEMPO

Para cada serie: - Con el blanco se ajusta el cero de Absorbancia

Se añade 1 ó 2 gotas de fenolftaleína (agitar)- Se añade 1 ó 2 gotas de fenolftaleína (agitar)

- Medir la absorbancia en función del tiempo. A0 ≈[1-0.7]Medir la absorbancia en función del tiempo. A0 [1 0.7]

serie [NaOH] M Tiempo(min)1 0.30 52 0.20 52 0.20 53 0.10 104 0 05 60 +60 (eq )

22

4 0.05 60 +60 (eq.)Laboratorio de Química Física I



- Con el blanco se ajusta el cero de Absorbancia

¿Porqué?

A = Afenolftaleina + Amedio

Afenolftaleina = A - Amediofenolftaleina medio

- Se añade 1 ó 2 gotas de fenolftaleína (agitar)

- Medir la absorbancia en función del tiempo. A0 ≈[1-0.7]

¿Porqué?




serie [NaOH] M Tiempo(min)serie [NaOH] M Tiempo(min)1 0.30 52 0.20 53 0.10 104 0.05 60 +60 (eq.)

¿Porqué la sere 1 y 2 se registra la absorbancia durante 5 minutos la tres 10absorbancia durante 5 minutos, la tres 10 minutos y la 4 60 minutos?



estudio cinÉtico de la decoloraciÓn de la...

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