yodacion de acetona

8/10/2019 yodacion de acetona

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DEMEXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLN

Laboratorio de Fisicoqumica V

Reporte 6:YODACIN DE ACETONA

Grupo: 1601Profesor: Luis Reyes GarcaEquipo 1

Carrillo Navarro Rodrigo Cayetano Valles Maira Gazca Villanueva ngel Mendoza

Cuautitln Izcalli, Mxico a 15 de Octubre del 2014


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YODACIN DE ACETONAOBJETIVOS.

1. Determinar el grado de avance de la reaccin, de manera espectrofotomtrica.

2. Entender el mtodo de aislamiento de Ostwald.3. Estudiar lo que es la catlisis cido-base.

INTRODUCCIN.

En esta prctica se llevar a cabo la reaccin de la yodacin de la acetona, la cual a condiciones

normales la cintica de la reaccin es lenta. As que la reaccin se va a acelerar considerablemente en

condiciones de catlisis homognea de cido-base. El incremento en la rapidez de esta reaccin qumica,

se logra por la adicin de una sustancia denominada catalizador.

El catalizador es una sustancia que interacciona con los reactantes para formar un intermediario, que se

regenera en etapas posteriores y al final de la reaccin permanece qumicamente inalterado.

Las catlisis se pueden dividir en catlisis homognea o heterognea; se llama catlisis homognea

cuando el catalizador y el sistema reactivo forman un sistema homogneo es decir de una sola fase, este

tipo de catlisis suele ser poco especfica y de orden 1 respecto del catalizador. Se llama catlisis

heterognea cuando el catalizador forma una fase distinta al sistema reactivo, este tipo de catlisis es

ms especfica y la velocidad de las reacciones es funcin de la superficie y no de la masa del catalizador.

Los procesos de catlisis homognea en disolucin pueden corresponder a uno de los cuatro tipos

caractersticos siguientes.

a. Catlisis por transferencia de electrones. En ella los catalizadores son generalmente especies inicas

que corresponden a alguno de los diversos grados de oxidacin de un determinado elemento.b. Catlisis especfica cido-base. En ella los catalizadores son propiamente los iones H+ u OH-,

procedentes de la ionizacin de cidos y bases, sin que los respectivos aniones de estos cidos o los

cationes de estas bases presenten capacidad cataltica.

c. Catlisis general cido-base. Es la producida por procesos de transferencia de protones entre los

catalizadores que se han de considerar como cidos o bases de Brnsted, frente al sustrato que tiene

carcter de base o de cido de Brnsted.

d. Catlisis electroflica y nucleoflica. Es la producida mediante procesos de formacin de uniones

dativas, cuando los catalizadores tienen el carcter de bases o, a veces, de cidos de Lewis.

Para una reaccin dada:

A + B productos

Si la velocidad depende de la concentracin de ms de un reactivo,

v = [A]a[B]b

La ecuacin de velocidad se puede determinar utilizando el mtodo de aislamiento de Ostwald que

consiste en planificar las experiencias de forma que la concentracin de un reactivo se mantenga

constante mientras que la de otro va cambiando. Esto normalmente se logra haciendo que una de las

concentraciones est en exceso de forma que no vare al transcurrir la reaccin.


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si [B]>>> [A] [B]= cte k = k [B]b

k se denomina constante aparente de velocidad. Esto simplifica la ecuacin de velocidad, haciendo que

sta dependa slo de la concentracin de un reactivo, v = k [A]a, por lo tanto se utiliza entonces alguno

de los mtodos descritos anteriormente para obtener el orden de reaccin respecto al reactivo A.

METODOLOGA.

Tabla 1. Equipo, reactivos y materiales.

EQUIPO REACTIVOS MATERIALES

1 Parrilla con agitacin

magntica

Espectrofotmetro VIS

3.5 mL de disolucin de

yodo 0.002M*

2 mL acetona 2M

3.5 mL de cido

clorhdrico 2M

5 mL de agua destilada

8 vasos de precipitado

de 10mL

4 pipetas graduada de 1

ml

8 barritas magnticas

1 cronmetro 1 Piseta

Desarrollo Experimental.

1. Etiquete cinco vasos de precipitados de 10 mL como sistema IA-VA, agregue a cada uno de ellos los

volmenes de disoluciones de acetona, cido clorhdrico y cloruro de sodio indicadas en la tabla. Mezcle

agitando con barra de agitacin magntica, al menos 10 minutos.

Tabla 2. Volmenes en mL presentes en el sistema A

Sistema A Acetona (2 M) HCl (2 M) NaCl ( 1 M)

IA 1.0 0.5 0.5

IIA 1.0 1.0 0.0

IIIA 0.5 1.0 0.5

IVA 0.5 1.0 0.5

VA 0.5 1.5 0.0

2. Etiquete cinco vasos de precipitados de 10 mL como sistema 1B-VB, agregar a cada uno de ellos los

volmenes de la disolucin de yodo y agua indicados en la tabla.


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Tabla 3. Volmenes en mL presentes en el sistema B

SISTEMA B YODO (0.002) H2O

IB 1.0 1.0

IIB 1.0 1.0

IIIB 1.0 1.0

IVB 0.5 1.5

VB 1.0 1.0

3. Agregue rpidamente la mezcla del sistema IB en la del sistema IA, (la reaccin inicia en cuanto se

hace la mezcla, por tanto accionar el cronmetro), agite con barra de agitacin 2 segundos y vaciar en la

celda del espectrofotmetro.

4. Mida las absorbancias de la reaccin a 460 nm cada 30 s durante 5 min5. Tome la lectura de temperatura de la mezcla de reaccin.

6. Repita el procedimiento para los sistemas II, III y IV.

RESULTADOS EXPERIMENTALES.

Tabla 4. Resultados de absorbancias para los sistemas I-V

TIEMPO (s) I II III IV V

0 0.129 0.115 0.124 0.049 0.103

30 0.129 0.115 0.124 0.049 0.102

60 0.131 0.114 0.123 0.048 0.100

90 0.129 0.113 0.123 0.048 0.100

120 0.128 0.113 0.123 0.048 0.099

150 0.128 0.113 0.124 0.048 0.099

180 0.128 0.112 0.124 0.047 0.097

210 0.127 0.110 0.122 0.046 0.096

240 0.124 0.108 0.121 0.045 0.095

270 0.124 0.106 0.121 0.045 0.093

300 0.123 0.105 0.120 0.044 0.093


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ANLISIS DE RESULTADOS

La ecuacin cintica de la reaccin de la yodacin de acetona se muestra en la figura 1

En la tabla 5 se muestran las concentraciones iniciales de cada componente en los sistemas I-IV.

Tabla 5. Concentraciones iniciales.

SISTEMA [CH3COCH3]O [HCL]O [I2]O

I 0.5M 0.125M 0.0005M

II 0.5M 0.25M 0.0005M

III 0.25M 0.25M 0.0005M

IV 0.25M 0.25M 0.0005M

V 0.25M 0.375M 0.0005M

Estos datos fueron obtenidos mediante los siguientes modelos de clculo:

Concentracin inicial: [(Volion)([C]ion)]/ Voltotal

Tabla 6. Valores de la fuerza inica para cada uno de los sistemas.

SISTEMA [CH3COCH3]O [HCl]O [I2]O pH F.I

I 0.5M 0.125M 0.0005M 0.9030 4

II 0.5M 0.25M 0.0005M 0.6020 2

III 0.25M 0.25M 0.0005M 0.6020 2

IV 0.25M 0.25M 0.0005M 0.6020 2

V 0.25M 0.375M 0.0005M 0.4259 1.3

Estos datos fueron obtenidos mediante los siguientes modelos de clculo:

Fuerza inica: = 1/2CZ2

A continuacin se determinaron los valores de absorbancia a tiempo t a partir de la tabla de cantidades

molares.


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Tabla 7. Valores de absorbancia a tiempo t.

CH3COCH3 I2 H+ HI CH3COCH2I

Inic) na nb nc

Reacc) 1/2 x nb+ 1/2 x

t) na - 1/2 x 0 nc - 1/2 x X x

Se presentan los grficos de concentracin en funcin de tiempo para cada sistema.

Grfica 1. Sistema I

Grfica 2. Sistema II


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Grfico 3. Sistema III

Grafica 4. Absorbancia de los sistemas I-V

Utilizando el mtodo de aislamiento de Ostwald se determin el orden parcial de cada uno de los

reactantes.

En disolucin acuosa la reaccin de yodacin de la acetona, catalizada por cido, puede escribirse como:

CH3 CO CH3+ I2 CH3 CO CH2I + HI

Esta reaccin procede en varios pasos, siendo los dos primeros de ellos el equilibrio ceto-enlico en

medio cido.

El siguiente paso (3) consiste en la reaccin entre el enol y el yodo

CH3-CO-CH3+ H+

CH3-COH+-CH3 CH3-COH=CH2+ H

+

+

2


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CH3-COH=CH2+ I2 CH3-COCH2I + IH

Los pasos (1) y (3) son rpidos mientras que (2) es lento. De modo que la reaccin es de orden cero

respecto al yodo.

La velocidad de la reaccin puede expresarse de la siguiente manera (figura 1).

Figura 1.

, y representan los rdenes respecto a la acetona, los protones y el yodo. La acetona y el cido

estn presentes en gran exceso respecto al I2, por lo que se puede considerar que sus concentraciones

permanecen constantes a lo largo de la reaccin, de forma que se puede seguir la cintica respecto del

yodo (reactivo indicador) como se muestra en la Figura 2.

Figura 2.

Dado que la incorporacin del yodo tiene lugar despus de la etapa determinante de la velocidad, la

reaccin sigue una cintica de orden cero respecto al yodo (Figura 3)

Figura 3.

Con base en los resultados obtenidos en el punto anterior se propone el siguiente mecanismo de

reaccin (Figura 4).

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Figura 4.

La constante de rapidez cataltica para cada sistema se determina de la siguiente manera:

Al ser una reaccin de orden cero la rapidez cataltica est dada por:

[][]

Ejemplo:

R sistemaI= ()[][]

Tabla 8. Rapidez cataltica para cada uno de los sistemas.

SISTEMA RAPIDEZ pH

I 3.125X10-6 0.9030

II 6.25x10-6 0.6020

III 3.125x10-6 0.6020

IV 3.125x10-6 0.6020

V 4.687x10-6 0.4259

Grfico 5. Constante cataltica vs pH


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Los parmetros que se deben modificar para incrementar la rapidez de la reaccin son el pH, es decir

modificar la concentracin del catalizador o simplemente emplear un cido ms fuerte, para que as

pueda lograrse la autocatlisis de la reaccin.

Al aumentar el pH se modifica directamente su fuerza inica, al presentar menor valor de fuerza inica

aumenta la capacidad de la estructura de liberar protones, por lo tanto debido a que la reaccin es

catalizada por un medio cido al incrementar el pH esta reaccin es autocatalizada y por consiguiente su

velocidad de reaccin aumenta.

Al finalizar el proceso experimental y observar detenidamente los resultados experimentales, se logr

concluir que la velocidad de la reaccin de yodacin de la acetona est determinada por su catalizador

que en este caso fue HCl, pero que al transcurrir la reaccin se produce tambin cido, con lo cual se

establece que la concentracin del catalizador aumenta progresivamente al transcurrir la reaccin, por

lo tanto esto se refleja en la velocidad ya que es una reaccin autocatalizada por consiguiente dndose

un aumento en la velocidad de reaccin, lo cual se ve reflejado directamente en el pH y en la fuerza

inica de la reaccin.

Referencias:

Sykes P. (1975). Investigacin de mecanismos de reaccin de Qumica Orgnica. Ed. Reverte. pp

28.29

Recuperado el 13 de abril del 2013 de

http://books.google.com.mx/books?id=g8aOyokxblAC&pg=PA28&lpg=PA28&dq=yodacion+de+a

cetona&source=bl&ots=_5HUgWTmwt&sig=X-

S7F3OQycZc52z_VqaoF4W5hgY&hl=es&sa=X&ei=LGRoUbmXEebc2QXslIHYAQ&ved=0CDYQ6AE

wAQ#v=onepage&q=yodacion%20de%20acetona&f=false

(S.R) Recuperado el 13 de abril del 2013 de

http://www.uv.es/qflab/2012_13/descargas/cuadernillos/qf1_innovacion/castellano/6-

cinetica_iodo-acetona.pdf

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