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LABORATORIO DE FISICOQUMICA QMC-313
Cintica de Decoloracinde Fenoftalena en
Medio AlcalinoEfecto de la Fuerza
InicaProcedimiento Operativo Estndar
Lic. Luis Fernando Cceres Choque
22/06/2014
Medida de la velocidad de una reaccin qumica
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PROCEDIMIENTO OPERATIVO ESTNDAR Emisin:Codificacin y RevisinEd.
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Cintica de Decoloracin de
Fenoftalena en Medio AlcalinoEfecto de la Fuerza Inica
Tabla de contenido1. OBJETIVOS
...............................................................................................................................
3
2. FUNDAMENTO
.........................................................................................................................
3
3. INSTRUMENTOS Y MATERIAL
..................................................................................................
5
4. REACTIVOS
...............................................................................................................................
5
5. PROCEDIMIENTO
.....................................................................................................................
5
6. RESULTADOS
............................................................................................................................
8
7. CLCULOS
................................................................................................................................
9
8. ANLISIS DE RESULTADOS
.....................................................................................................
10
9. CUESTIONARIO
......................................................................................................................
11
10. CONCLUSIONES
.................................................................................................................
11
11. BIBLIOGRAFA
....................................................................................................................
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1. OBJETIVOS
1.1. Determinar la constante cintica de pseudoprimer orden k1 de
la decoloracin de
la fenolftalena en disolucin alcalina.
1.2. Determinar la constante cintica de segundo orden k de la
decoloracin de la
fenolftalena.
1.3. Determinar el efecto de la concentracin de hidrxido en la
cintica dedecoloracin de la fenolftalena.
1.4. Determinar el efecto de la fuerza inica en la decoloracin
de la fenolftalena.
2. FUNDAMENTO
La fenolftalena se usa como ingrediente activo en algunos
laxantes pero ms
familiarmente como un indicador cido-base para detectar el punto
de equivalencia en
las titulaciones. Si se encuentra un exceso de base en el matraz
al final de la
titulacin, el estudiante notar que el color rosa de la
fenolftalena desaparece
despus de un rato.
Esta decoloracin no es consecuencia de la titulacin y sin
pensarlo ms, la disolucin
se desecha. Sin embargo el por qu sucede esta decoloracin es
interesante y en
esta prctica se abordar el problema desde el punto de vista
cintico.
A pesar de que la fenolftalena es uno de los indicadores ms
utilizados, su qumica
no es simplemente la de un par conjugado cido-base, HIn-In-. Las
formas en que se
encuentra la fenolftalena en disolucin (alcohlica-acuosa) se
presentan en el
esquema 1. La fenolftalena es incolora a pH 8. La forma incolora
tiene la estructura
1 y la abreviamos como H2F. A medida que el pH se incrementa de
8 a 10, los
protones fenlicos son neutralizados con aproximadamente la misma
facilidad y el
anillo de la lactona se abre produciendo el familiar color
rosado correspondiente a laestructura 2, abreviada como F
2-. A valores de pH mayores, el color rosa desaparece
lentamente debido a la existencia de la estructura 3, abreviada
como FOH3-
. Todos los
cambios de color son reversibles. La conversin de H2F a F2-
es extremadamente
rpida y esencialmente completa al momento de alcanzarse un pH =
11, mientras que
la conversin de F2-
a FOH3-
a pHs mayores de 11 es suficientemente lenta para que
su velocidad pueda ser medida espectrofotomtricamente.
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La decoloracin de la fenolftalena en medio bsico, se puede
representar con la
siguiente ecuacin:
La ley de velocidad puede expresarse como:
El procedimiento experimental implica la utilizacin de
disoluciones fuertementebsicas que contienen solo trazas de
fenolftalena, de tal manera que la concentracin
de OH-excede la de la fenolftalena por un factor de por lo menos
104 veces. Por lo
tanto, durante cada corrida, la concentracin de OH- permanece
prcticamente
constante y la ley de velocidad se simplifica a:
en esta nueva ley de velocidad:
y se dice que la reaccin es de pseudoensimo orden con respecto a
la fenolftalena( en especies F
2-).
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3. INSTRUMENTOS Y MATERIAL
3.1. 1 gradilla
3.2. 24 tubos de ensaye de 20 mL
3.3. 2 cubetas para el espectrofotmetro
3.4. 3 pipetas graduadas de 5 mL
3.5. 2 pipetas graduadas de 10 mL
3.6. 1 espectrofotmetro VIS
3.7. Cronmetro
3.8. Papel Higinico Blanco.
4. REACTIVOS
4.1. Disolucin de fenolftalena al 0.2% en etanol/agua
4.2. 1000 mL de una disolucin de NaOH 0.3 M
4.3. 500 mL de una disolucin de NaCl 0.3 M
4.4. Agua Destilada grado reactivo.
5. PROCEDIMIENTO
A) Determinacin de la constante cintica de pseudoensimo orden
para la
decoloracin de la fenolftalena en medio bsico.
5.1. Preparar 10 ml de las disoluciones de NaOH que se indican
en la tabla 1, primero
para una corrida y luego para la otra.
5.2. Ajustar el espectrofotmetro a cero de absorbancia a 550 nm
con el blanco.
5.3. Aadir una gota de fenolftalena a los tubos 1 y 2.
Homogeneizar y comenzar a
contar el tiempo. Tomar lecturas de absorbancia cada 2 minutos
durante 20 min.
5.4. Aadir una gota de fenolftalena al tubo 3. Homogeneizar y
comenzar a contar el
tiempo. Tomar lecturas de absorbancia cada minuto hasta la
desaparicin del
color rosa.
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5.5. Colocar la disolucin del tubo 4 en una cubeta para el
espectrofotmetro, aadir
una gota de disolucin de fenolftalena e invertir varias veces la
cubeta para
homogeneizar. Contar el tiempo a partir de la adicin de la
fenolftalena. Tomar
las lecturas de absorbancia a 550 nm cada 30 s hasta la
desaparicin del color
rosa.
5.6. Colocar la disolucin del tubo 5 en una cubeta para el
espectrofotmetro, aadir
una gota de disolucin de fenolftalena e invertir varias veces la
cubeta para
homogeneizar. Contar el tiempo a partir de la adicin de la
fenolftalena. Tomar
las lecturas de absorbancia a 550 nm cada 30 s hasta la
desaparicin del color
rosa.
5.7. Repetir el procedimiento para una segunda corrida.
B) Determinacin del efecto de la fuerza inica en la velocidad de
decoloracin
de la fenolftalena.
5.8. Preparar 10 ml de las disoluciones a la fuerza inica que se
indica en la tabla 2,
primero para una corrida y luego para la otra.
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5.9. Ajustar el espectrofotmetro a cero de absorbancia a 550 nm
con el blanco.
5.10. Aadir una gota de fenolftalena a los tubos 6 y 7.
Homogeneizar y comenzar a
contar el tiempo. Tomar lecturas de absorbancia cada 2 minutos
durante 20 min.
5.11. Aadir una gota de fenolftalena al tubo 8. Homogeneizar y
comenzar a contar el
tiempo. Tomar lecturas de absorbancia cada minuto hasta la
desaparicin del
color rosa.
5.12. Colocar la disolucin del tubo 9 en una cubeta para el
espectrofotmetro, aadir
una gota de disolucin de fenolftalena e invertir varias veces la
cubeta para
homogeneizar. Contar el tiempo a partir de la adicin de la
fenolftalena. Tomar
las lecturas de absorbancia a 550 nm cada 30 s hasta la
desaparicin del color
rosa.
5.13. Colocar la disolucin del tubo 10 en una cubeta para el
espectrofotmetro, aadir
una gota de disolucin de fenolftalena e invertir varias veces la
cubeta para
homogeneizar. Contar el tiempo a partir de la adicin de la
fenolftalena. Tomar
las lecturas de absorbancia a 550 nm cada 30 s hasta la
desaparicin del color
rosa.
5.14. Repetir el procedimiento para una segunda corrida.
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6. RESULTADOS
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7.
CLCULOSDe acuerdo con la ley de Beer, la absorbancia de una
solucin es directamente
proporcional a la concentracin de la especie colorida en la
disolucin, por lo tanto
puede utilizarse directamente la absorbancia en lugar de la
concentracin para
calcular la constante de velocidad.
7.1. Aplicar la ecuacin 3 integrada, para n = 0, n = 1 y n = 2 a
los resultados para el
tubo 3 de la tabla 3. Representa los resultados grficamente. A
qu ecuacin se
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ajustan mejor los datos cinticos? En caso de duda repetir el
procedimiento para
otros dos tubos cualesquiera.
7.2. Aplicar la ecuacin encontrada en el punto 1, a los dems
datos cinticos de los
tubos 1, 2, 4 y 5. Representa en una sola grfica los datos
cinticos para todas
las concentraciones de OH-
7.3. Determina para cada concentracin de OH-, la constante
cintica de
pseudoensimo orden. Elabora una tabla con los resultados.
7.4. Empleando la ecuacin 4, grafica el valor de las constantes
de pseudoensimo
orden determinadas el punto 2 (ordenadas) contra la concentracin
de OH-
(abscisas) y determina el orden de la reaccin con respecto al
hidrxido. Cul
es el orden global de la reaccin? Cul es el valor de la
constante de velocidad
global k de la reaccin?
7.5. Aplica la ecuacin 3 integrada para el orden de reaccin
encontrado
experimentalmente a los datos cinticos de la tabla 4. Elabora
una sola grfica
con los datos cinticos. Calcula la constante de velocidad de
pseudoensimo
orden, para la reaccin de decoloracin de la fenolftalena en
funcin de la
fuerza inica. Elabora una tabla con los resultados.
7.6. Otro mtodo para determinar m y k, consiste en utilizar
logaritmos. Aplica
logaritmos a la ecuacin 4 y determina los valores de m y k.
8.
ANLISIS DE RESULTADOS
8.1. Cul es el pseudo-orden de la reaccin? Cul es la ecuacin de
velocidad para
esta reaccin?
8.2. De qu manera influencia la concentracin de OH- a la
velocidad de
decoloracin de la fenolftalena?
8.3. Compara los valores de m y k encontrados por el mtodo del
punto 3 con los
encontrados por el mtodo del punto 5.
8.4. Cmo afecta la fuerza inica a la velocidad de decoloracin de
la fenolftalena?
Cambia el orden de la reaccin con la fuerza inica?
8.5. Analiza que factores experimentales son los cruciales para
que el experimento
sea un xito y cules no lo son y por qu.
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8.6. Investigar en qu reas de la Qumica industrial se involucran
reacciones con
reactivos en forma de iones.
9. CUESTIONARIO
9.1. Investigar a que se le denomina reaccin de pseudoensimo
orden y en que
casos es conveniente determinarla.9.2. Desarrollar la forma
integrada de la ecuacin 3, considerando n = 1.
9.3. Desarrollar la forma integrada de la ecuacin 3,
considerando n = 2.
9.4. Definir que se considera como fuerza inica y cmo se
calcula.
9.5. Completar la tabla 1, calculando la cantidad de disolucin
de NaOH 0.3 M, de
disolucin de NaCl 0.3 M y de agua necesarios para preparar 10 ml
de las disoluciones
de NaOH que se indican en la tabla, manteniendo una fuerza inica
constante de 0.3M
(= [zi2Ci], donde = fuerza inica media, zi = carga del in y Ci =
concentracin
del in).
9.6. Completar la tabla 2, calculando la cantidad de disolucin
de NaOH 0.3M, dedisolucin de NaCl 0.3M y de agua necesarios para
preparar 10 ml de las disoluciones
con las fuerzas inicas que se indican en la tabla, manteniendo
una concentracin de
NaOH 0.02M constante.
9.7. Elaborar un diagrama de flujo que esquematice el
procedimiento a seguir
durante la prctica.
10. CONCLUSIONES
10.1. Enlista las conclusiones que hayas obtenido a partir del
anlisis de resultados.
10.2. Da una explicacin del por qu depende la reaccin de
decoloracin de la
fenolftalena de la fuerza inica. Una reaccin en la que no se
vean involucrados
iones, depender de la fuerza inica? Son tiles las reacciones
de
pseudoensimo orden? Por qu? Ampla tu respuesta con una breve
investigacin de la ecuacin de Michaelis-Menten.
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11. BIBLIOGRAFA
11.1. L. Nicholson, J. Chem. Ed. 1989, 66, 725-726.
11.2. J. R. Lalanne, J. Chem. Ed. 1971, 48, 266-268.
11.3. K. J. Laidler, Chemical Kinetics, McGraw-Hill, N. Y.,
1950.
