ESCUELA DE CIENCIAS

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS QUÍMICO-BIOLÓGICAS

LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA III

QC33301-01

PRACTICA 2

Maximiliano de la Higuera Macías ID 141672

Viernes, 13 de septiembre del 2013

OTOÑO 2013

Práctica 2. Efecto de la temperatura en la

oxidación del ácido ascórbico con

ferricianuro de potasio.RESUMEN DEL EXPERIMENTO.

Para esta práctica se determinarán los parámetros de Arrhenius y los parámetros termodinámicos del estado de transición para la oxidación del ácido ascórbico C6H8O6 con ferricianuro de potasio K3Fe(CN)6. Para esto fue necesario calibrar el espectrofotómetro Spectronic 20D+ con agua destilada a una longitud de onda de 418 nm con transmitancia de 100. Se utilizaron 3 soluciones preparadas previamente, K3Fe(CN)6 0.0025 M, HNO3 0.1 M y C6H8O6 0.004 M. Se realizaron 4 reacciones de acuerdo a la siguiente tabla. La reacción 1 fue a 10 °C, la reacción 2 fue a 21 °C, la reacción 3 fue 31 °C y la reacción 4 fue a 39 °C.

Vaso 1 Vaso 2Reacción mL

K3Fe(CN)6

0.0025 M

mL HNO3

0.1 M

mL H2O

1 5 10 10

2 5 10 10

3 5 10 104 5 10 10

Una vez preparadas las soluciones de acuerdo a las tablas, se mezcló el vaso 1 y vaso 2 al mismo tiempo activando el cronómetro. Usando una celda, se tomaba la lectura de 10 absorbancias. Para la reacción 1 fue cada 7 minutos, para la reacción 2 fue cada 5 minutos, para la reacción 3 fue cada 1 minuto y para la reacción 4 fue cada 0.5 minutos. La técnica espectrofotométrica fue usada para medir los cambios de composición en el medio reaccionante.

RESULTADOS OBTENIDOS.

Reacción #1 a 10 °CTiempo (segundos) Absorbancia20 0.278

Reacción mL C6H8O6

0.004 M

mL H2O

1 6.3 18.7

2 6.3 18.73 6.3 18.7

4 6.3 18.7

420 0.235840 0.2251260 0.2081680 0.1962100 0.1902520 0.1592940 0.1153360 0.0903780 0.085

Reacción #2 a 21 °CTiempo (segundos) Absorbancia30 0.272300 0.218600 0.182900 0.1551200 0.1321500 0.1121800 0.0982100 0.0832400 0.0702700 0.0623000 0.054

Reacción #3 a 31 °CTiempo (segundos) Absorbancia19 0.42263 0.380121 0.346185 0.315238 0.293320 0.261363 0.248423 0.226478 0.213539 0.198604 0.186659 0.181676 0.177

Reacción #4 a 39 °CTiempo (min) Absorbancia24 0.13671 0.128120 0.119151 0.115182 0.107210 0.101240 0.094270 0.094303 0.091367 0.090397 0.084

TRATAMIENTO DE DATOS EXPERIMENTALES.1. Determine el orden de reacción utilizando un método gráfico, y reporte la

constante de velocidad respectiva para cada una de las corridas de la tabla correspondiente al procedimiento experimental.

2 [Fe(CN)6]3- + C6H8O6 2 [Fe(CN)6]4- + C6H6O6 + 2 H+ De esta reacción, se sabe por la práctica 1 de este laboratorio que el orden de reacción es de orden 2 con respecto al reactivo limitante, con la siguiente ley de velocidad. V = K [C6H8O6]0

m [[Fe(CN)6]3-]02

V = K’ [[Fe(CN)6]3-]02

K’ = K [C6H8O6]0m

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000

2

4

6

8

10

12

14

f(x) = 0.00213341353828203 x + 2.49663701134762R² = 0.846190036260974

Gráfica ln Absorbancia vs. Tiempo a 10°C

Tiempo (s)

ln A

bsor

banc

ia

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 350002468

101214161820

f(x) = 0.00489132282897956 x + 2.45873155060008R² = 0.971803761023229

Gráfica ln Absorbancia vs Tiempo 21°C

Tiempo (s)

ln A

bsor

banc

ia

0 100 200 300 400 500 600 700 8000

1

2

3

4

5

6

f(x) = 0.00503698979298841 x + 2.26540796711713R² = 0.998272658746834

Gráfica ln Absorbancia vs Tiempo 31°C

Tiempo (s)

ln A

bsor

banc

ia

0 50 100 150 200 250 300 350 400 4500

2

4

6

8

10

12

14

f(x) = 0.0123944829317024 x + 7.07741829913586R² = 0.961778928555882

Gráfica ln Absorbancia vs Tiempo 39°C

Tiempo (s)

ln A

bsor

banc

ia

1[A ]t

=K2t+1

[A ]0

Viendo esta ecuación, podemos ver que la pendiente de la recta graficada es la K, la constante de velocidad respectiva.Para la reacción 1, la K = 0.00213 M-1s-1

Para la reacción 2, la K = 0.00489 M-1s-1

Para la reacción 3, la K = 0.00504 M-1s-1

Para la reacción 4, la K = 0.0123 M-1s-1

2. Determine el parámetro de Arrhenius y/o factor pre-exponencial para el sistema bajo estudio y la energía de activación del sistema.

De acuerdo a la ecuación de Arrhenius, tenemos que

ln K=−EaRT

+ln A

Por lo que la pendiente de un gráfico de ln K vs. 1/T sería –Ea/R. Entonces:Ea=-mR

0.00315 0.0032 0.00325 0.0033 0.00335 0.0034 0.00345 0.0035 0.00355 0.0036

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

f(x) = − 4754.34819700245 x + 10.6719916539657R² = 0.892686511334469

Gráfica ln K vs. 1/T

Ea = - (-4754.3 K) (8.314 J/K mol)Ea = 39527 J/mol = 39.5 KJ/mol

Para encontrar el factor preexponencial, usar la ecuación:

K=A e−EaRT

Despejando la ecuación se obtiene que:

A= K

e−EaRT

El factor preexponencial sería sustituyendo cada conjunto de K y T:

A=0.00213M−1 s−1

e

−39527 J /mol

(8.314 JKmol

)(283K )

A = 42104 M-1s-1

A = 51555 M-1s-1

A = 31216 M-1s-1

A = 51015 M-1s-1

Debido a que la varianza en la gráfica es de 0.8927, se explica que el factor preexponencial cambie mucho sustituyendo cada par de valores, sin embargo se tomará un promedio de los factores preexponenciales obtenidos como valor representativo para esta práctica. El promedio del factor preexponencial es de 43972 M-1s-1.

CONCLUSIONES.

En esta práctica se realizó la reacción de oxidación del ácido ascórbico con ferricianuro de potasio a 10, 21, 31 y 39 ºC. Se cálculo el orden de reacción con respecto al reactivo limitante el cual resultó ser de orden 2, tal y como se había planteado para la práctica 1. Para la determinación del orden de reacción se usaron las ecuaciones integradas de velocidad y sus gráficos correspondientes ajustando la línea recta y obteniendo el orden de reacción, así como las constantes de velocidad para cada temperatura. Las constantes de velocidad obtenidas fueron para la reacción 1 de 0.00213 M-1s-1, para la reacción 2 de 0.00489 M-1s-1, para la reacción 3 de 0.00504 M-1s-1 y para la reacción 4 de 0.0123 M-1s-1 a 10, 21, 31 y 39 ºC respectivamente. De la ecuación de Arrhenius se obtuvo que la energía de activación para esta reacción es de 39.5 KJ/mol y el factor pre exponencial es de 43972 M-1s-1.

BIBLIOGRAFÍA.

http://chemistry-teaching-resources.com/Investigations_files/2007-Annie-Kinetics%20Oxidation%20Ascorbic%20Acid_Hexacyanoferrate%28III%29-Abstract%20.pdf“Kinetics of Oxidation of Ascorbic Acid” Recuperado el 11 de Septiembre del 2013.

http://www.chm.davidson.edu/vce/kinetics/IsolationMethod.html“Chemical Kinetics” Recuperado el 11 de Septiembre del 2013.

http://sst-web.tees.ac.uk/external/U0000504/Notes/kinetics/kinetics03/rkinet03.html

“Determining order of reaction and rate constant” Recuperado el 11 de Septiembre del 2013.