Reloj de yodo. Análisis de la velocidad de reacción

Reloj de yodo. Análisis de la
velocidad de reacción
Félix García Rodriguez
ÍNDICE
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INTRODUCCIÓN
DESCUBRIMIENTO
REACCIÓN REDOX Y ECUACIONES DE VELOCIDAD
FASES DE LA REACCIÓN
OBJETIVOS
MATERIALES EMPLEADOS
PREPARACION DE LAS DISOLUCIONES
LA REACCIÓN
ANAÁLISIS DE DATOS
GRÁFICAS
Introducción
• La reacción del reloj de yodo es una reacción redox en
la un cambio de color súbito marca el final.
• El tiempo que tarda en producirse este depende de
varios factores, entre los que se encuentran la
temperatura y la concentración
• Para estudiar como varían estas se realizaran tablas y
gráficas en Excel para interpretar los resultados
obtenidos en el laboratorio
Descubrimiento
• Esta reacción fue descubierta en 1866 por el
prestigioso científico Hans Heinrich Landolt
• Lo que ocurre en la reacción del reloj de yodo
es lo siguiente:
A
+
B
C
Reacción redox y ecuaciones de
velocidad
• Una reacción redox es una reacción química
en la que se da una transferencia de
electrones entre las especies químicas.
• A+1eA• B
B+
• La velocidad de reacción es una medida de la
cantidad de reactivos que se transforman en
la unidad de tiempo.
• Como se supone que esta cinética es de primer
orden se tiene que cumplir que:
• Tras integrar y despejar obtenemos la expresión
con la que más tarde traajaremos en excel.
• Para estudiar como varía la reacción en función
de la temperatura y calcular la energía de
activación podemos usar la ecuación de
Arrhenius
Fases de la reacción
• Etapa primera: los iones hidrogenosulfito
(HSO3-) reducen los iones yodato (IO3-) a iones
yoduro (Iˉ) según la reacción :
IO3-(aq) + 3HSO3-(aq) → I-(aq) +3SO4 2-(aq) + 3H+(aq)
• Etapa segunda: los iones yoduro producidos
en la etapa primera reaccionan con los iones
yodato en exceso produciendo yodo (I2)
• 5I- (aq) + IO3-(aq) + 6H+(aq) → 3I2(aq) + 3H2O(l)
Objetivos
• Demostrar que la reacción posee una cinética
de primer orden
• Observar la rapidez con la que se produce la
reacción en función de la temperatura de los
reactivos
Materiales y reactivos empleados
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Yodato de potasio (KIO3)
Hidrogenosulfito de sodio (NaHSO3)
Almidón
Frasco lavador con agua destilada
Placa calefactora
Balanza de laboratorio
Matraces aforados de 250 ml.
Vasos de precipitados
Pipeta
Probeta
Vaso de precipitados
Varilla de vidrio
Espátula
Embudo de vidrio
Preparación de las disoluciones
•
Disolución 1: yodato de potasio
(KIO3) 0,03 M. Se pesan con una
balanza 1,6g de KIO3 y se disuelve
añadiendo agua destilada con el
frasco lavador hasta llegar al enrase
de un matraz aforado de 250 ml
• Disolución 2: hidrogeno sulfito
de sodio (NaHSO3) 0,03M con
almidón. Se coge con una
pipeta 2ml de una disolución
de NaHSO3 al 40%
peso/volumen y se pesan 0,2g
de almidón y se disuelve
añadiendo agua destilada con
el frasco lavador hasta llegar al
enrase de un matraz aforado
de 250ml. El almidón es
preferible añadirlo aparte
calentando agua destilada
para que se disuelva mejor y
evitar el exceso de turbidez.
• A continuación se extraen 10ml de cada una de las
disoluciones con dos pipetas diferentes. Es necesario
que las pipetas sean diferentes para que los reactivos
no se contaminen. Estos se depositan en dos pipetas
diferentes, se vierten en un vaso y se agitan con una
varilla.
La reacción
Análisis de datos
• Respecto a la concentración, se deja siempre la
misma disolución de NaHSO3 y se diluye el KIO3
reduciendo cada vez 1ml de la disolución 1 y
echando agua en su lugar.
• Respecto al tiempo se cogerán intervalos
similares de incremento de la temperatura y se
estudiará su variación. De esta no se realizará la
ecuación de Arrhenius, pues faltan valores de la
constante de velocidad a diferentes temperaturas
Gráficas
Variación de la concentración de IO3- a 19ºC
0,00
0
5
10
15
20
25
30
-0,50
log [IO3-]
-1,00
-1,50
y = -0,0177x - 1,6346
-k/2,303
-2,00
-2,50
-3,00
tiempo (s)
[IO3-]
0,015
0,0135
0,012
0,0105
9*10-3
log[io3-]
-1,82
-1,87
-1,92
-1,98
-2,05
11
14
16
18
24
tiempo(S)
Variación de la concentración de IO3- a 19ºC
0,00
0
50
100
-k/2,303
-0,50
log [IO3-]
y = -0,0037x - 1,7309
-1,00
-1,50
-2,00
-2,50
tiempo (s)
[IO3-]
0,015
0,0135
0,012
0,0105
9*10-3
7,5*10-3
6*10-3
log[io3-]
-1,82
-1,87
-1,92
-1,98
-2,05
-2,12
-2,22
tiempo(S)
25,2
46,19
58,41
64,2
77,03
98,28
142,29
Variación de la concentración de IO3- a 21ºC
0,00
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
-0,50
log [IO3-]
-1,00
-k/2,303
-1,50
y = -0,0105x - 1,6878
-2,00
-2,50
-3,00
tiempo (s)
[IO3-]
log[IO3-]
tiempo(S
)
0,015
-1,82
0,0135
-1,87
0,012
-1,92
0,0105
-1,98
17,5
19,53
22,31
30,1
9*10-3 7,5*10-3
-2,05
-2,12
6*10-3 4,5*10-3
-2,22
-2,35
32,35
42,25
36,14
68,31
Variación del tiempo con la temperatura
50
45
temperatura (Cº)
40
35
30
25
20
tiempo (s)
temperatur
a
15
10
5
40
21
13
11
18
28
36
47
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
tiempo (s)
temperatura (Cº)
Variación del tiempo con temperatura
tiempo
temperatur
a
37
28
25
21
21
25
27
30
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
5
10
15
20
tiempo (s)
25
30
35
40
Conclusiones
• Según la ecuación ajustada log[A]0 = -1,68, sin
embargo sabemos que es -1,82. El error es del
7%.
• Se obtiene el valor de las constantes a 19 y 21
grados ( 0,0055 y 0,046 respecttivamente)
• Al aumentar la temperatura aumenta la
rapidez de la reacción
Bibliografía consultada
5.1-LBROS
ANDRÉS CABRERIZO, Dulce María; ANTÓN BOZAL, Juan Luis y BARRIO PÉREZ, Javier.
(19??). Química 2º Bachillerato. España: Editex.
5.2-REVISTAS
DURÁN TORRES, Carlos y AGUILAR MUÑÓZ, Mª Luisa. (2011). Eureka sobre Enseñanza
y Divulgación de las Ciencias 8. 105-110.
REGUERA ALONSO, Celia y GARCÍA GARCÍA, Mª Ángeles. (2011). Ciencia Recreativa
Para Enseñanza Secundaria, 3. 2-6.
FARRÁN MORALES, Mª Ángeles, GARCÍA FERNÁNDEZ, Mª Ángeles y PÉREZ TORRALBA,
Marta. (2011). 100cias@uned, 4. 153-156
5.3-REFERENCIAS
QUIMITUBE (2014). Experiencias de laboratorio: El reloj de yodo. Noviembre de 2014.
Disponible en: http://www.quimitube.com/reacciones-oscilantes-reloj-de-yodo
ALONSO FELIPE, José Vicente. (2013). Taller de química espectacular. Dis ponible en:
http://quim.iqi.etsii.upm.es/vidacotidiana/Tallerquimicaespectacular.pdf
CLUBENSAYOS. Arcoíris químico (2014, agosto). Disponible en: