estudio cinÉtico de la decoloraciÓn de la...
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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-?
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k = constante de velocidad P2 y POH3 ? Laboratorio de Química Física I
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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?
3Laboratorio de Química Física I
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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
4Laboratorio de Química Física I
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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
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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
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¿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?
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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
8Laboratorio de Química Física I
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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
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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 ?
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¿Cómo se determina la constante de velocidad absoluta?Laboratorio de Química Física I
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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?
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g p
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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
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OBJETIVO: Determinar K1 y K-1 y KLaboratorio de Química Física I
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P2- + OH- POH3-
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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
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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
14Laboratorio de Química Física I
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)
teA0A
0A1keA0ALneAtALn
(At-A
e) 0Ln
eA0A0A1kpendiente
2
t
e2P
02P
e2P
1k1k
Ley de Lambert-Beere0
eA1k1k
Ae = Absorbancia l ilib i
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eA0A1k1k en el equilibrio
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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?
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¿Cómo vamos a determinarlos?
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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
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(Mr= 204,23 g/mol)Laboratorio de Química Física I
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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?
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HFt ¿Cuántas valoraciones hacemos?
¿Qué volumen de sosa se gastará en la valoración?
18¿Cuántas valoraciones hacemos?
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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
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(nm)530Laboratorio de Química Física I
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¿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?
20Laboratorio de Química Física I
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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
21Laboratorio de Química Física I
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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 )
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4 0.05 60 +60 (eq.)Laboratorio de Química Física I
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REGISTRO DE LA ABSORBANCIA EN FUNCIÓN DEL TIEMPODEL TIEMPO
- 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?
23Laboratorio de Química Física I
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REGISTRO DE LA ABSORBANCIA EN FUNCIÓN DEL TIEMPODEL TIEMPO
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?
24Laboratorio de Química Física I
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