UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES PLANTEL “ZARAGOZA” Práctica 5: Velocidad de Reacción (Reloj de yodo) No. de equipo: 7 Integrantes: Bello Escutia Oscar Emmanuel Hidalgo Franco Luis Enrique Fecha de entrega: 02 de Diciembre del 2020 RESUMEN DEL EXPERIMENTO Se demostrará de manera experimental la importancia de la relación concentración-tiempo y se obtendrá una ecuación empírica que explique esta relación y su curva respectiva. FUNDAMENTO O MARCO TEÓRICO La velocidad de reacción (también llamada “cinética química”) se define como la cantidad de un producto que se forma ò como la cantidad de un reactivo que se consume por unidad de tiempo. La cinética química se refiere al estudio detallado de la velocidad de las reacciones químicas. Permite estudiar las condiciones que lo afectan y lo que ocurre a nivel molecular durante la reacción. proporciona un mecanismo de estudio de las medidas de las velocidades de reacción y una indicación sobre el número y la naturaleza de las moléculas que intervienen en la reacción. Los factores que pueden llegar a alterar la velocidad de reacción son los siguientes: Temperatura de la reacción, concentración de los reactivos,la fuerza iónica, la presencia de un catalizador y el estado de agregación de los reactivos. La temperatura: Generalmente la temperatura juega un papel importante en las reacciones químicas, al elevar la temperatura aumenta la constante de rapidez de reacción. En esta se pueden revisar las teorías de la variación de la rapidez de la reacción relacionadas con el efecto de la temperatura: Teoría de Arrhenius, teoría de las colisiones. Se pueden evaluar ΔS*, ΔH*, ΔG* y ΔU*. La concentración: Como se ha observado, es importante ver que la generación de pseudo órdenes a través de mantener constante la concentración de un reactante y los otros en altas concentraciones, permite obtener datos experimentales de las reacciones de forma muy precisa. Los catalizadores: Estas son sustancias que al adicionarse a la reacción aceleran dicho proceso, pero no cambian en su concentración al final del mismo. Existen muchas teorías que tratan de este asunto en cursos avanzados de Fisicoquímica. La fuerza iónica: Es muy importante, ya que el grado de disociación que sufren los reactantes normalmente no está contemplado en las ecuaciones de la rapidez y sin embargo, suelen ser estrategias muy útiles a considerar si queremos dirigir hacia una lado o el otro la reacción deseada. REACCIÓN ENTRE YODATO DE POTASIO Y BISULFITO DE SODIO En medio ácido, el yodato de potasio se reduce a yoduro por el sulfito de sodio. La reacción ocurre a través de los siguientes pasos. Paso 1: Cuando mezclamos las dos disoluciones, yodato de potasio e hidrogenosulfito de sodio con almidón, comienza la primera etapa de la reacción. En esta primera etapa, los aniones hidrogenosulfito reducen a los iones yodato (que actuarán como oxidante) a yoduro, mientras que el hidrogenosulfito se oxida a sulfato. Así, tenemos: IO3–+ 3 HSO3− → I− + 3 HSO4− Mezcla incolora Paso 2: En la segunda etapa, el yoduro (I–) reacciona con el yodato en exceso (IO3–) y se produce yodo molecular, I2, que junto con el almidón es el que da el color azul oscuro a la disolución. En esta reacción, el yodato vuelve a actuar como oxidante y el yoduro actúa como reductor, cediendo electrones. La reacción es tan rápida que en el laboratorio podemos ver cómo cambia repentinamente de incolora a azul intenso. La ecuación química es: IO3ˉ + 5I–+ 6H+ → 3I2 + 3 H2O Mezcla color azul intenso Paso 3: Ahora, en una tercera etapa, el yodo molecular, I2, puede reaccionar con el hidrogenosulfito en exceso y consumirse. Esto hace que el complejo yodo almidón desaparezca y que la mezcla de reacción vuelva a ser incolora: − − − + I2 + HSO3 + H2O → 2 I + HSO4 + 2 H Mezcla incolora En esta reacción se forma yoduro, que puede volver a la etapa 2, siendo oxidado por el yodato, y formar nuevamente el yodo para dar color azul oscuro, en un nuevo ciclo, a la disolución. Este ciclo se producirá mientras queden reactivos en el medio. Cuando el hidrogenosulfito, HSO3–, se consuma completamente, no podrá llevar a cabo la etapa 3 y reducir el I2 a I–, por lo que en ese caso la disolución permanecerá definitivamente con el color azul oscuro del complejo 10NaHSO3 + 4KIO3→2I2 + 5Na2SO4 + 2K2SO4 + 3H2SO4 + 2H2O PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ¿Podremos determinar una ecuación que nos permita relacionar la velocidad de reacción en base a los datos obtenidos? HIPÓTESIS Se espera que al obtener los valores de la relación concentración-tiempo se pueda realizar la gráfica exponencial y su linealización por medio del método de los mínimos cuadrados. VARIABLES (DEPENDIENTES E INDEPENDIENTES) VARIABLES DEPENDIENTES VARIABLES INDEPENDIENTES Concentración del KIO3 Temperatura Ambiente Concentración del NaHSO3 Presión Atmosférica Tiempo que tardará la reacción en efectuarse DISEÑO DEL EXPERIMENTO 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Preparar 100 ml de solución de NaHSO3 (1N). Preparar 100 ml de solución de KIO3 (1.5N). Colocar en un tubo de ensayo 10 ml de solución de NaHSO3 con una pipeta (Repetir este paso hasta tener 6 tubos de ensayo con la solución). Colocar en todos los tubos de ensayo una punta de espátula de almidón en polvo. Colocar en cada tubo de ensayo del paso anterior un volumen distinto de solución de KIO3 con una pipeta (los volúmenes serán 10 ml,9 ml,8 ml,7 ml,6 ml y 5 ml respectivamente). Medir el tiempo que tarda en presentar cambios cada tubo de ensayo. Tomar evidencias (foto o video) de lo realizado y anotar los resultados. MATERIALES Y REACTIVOS MATERIALES ● ● ● ● ● ● ● ● ● 2 Pipetas graduadas (10 ml) 1 Matraz aforado de 100 ml 1 Balanza granataria 6 Tubos de ensayo 1 Gradilla 1 Cronómetro Bata Guantes Lentes de seguridad REACTIVOS ● ● ● ● Agua destilada KIO3 NaHSO3 Almidón en polvo DIAGRAMA DE FLUJO ILUSTRACIONES PROCEDIMIENTO 1. Elaborar la solución de KIO3 (1.5N). Para realizarla se deben disolver 32.1 g de yodato de potasio (cristalinas) en 100 mL de agua destilada en un matraz aforado de 100 mL. 2. Elaborar la solución de NaHSO3 (1N). Para realizarla se deben disolver 7.6 mL de bisulfito de sodio (liquido) en 100 mL de agua destilada en un matraz aforado de 100 mL. 3. Colocar 6 tubos de ensayo secos y limpios en una gradilla. 4. Colocar con una pipeta graduada 10 mL de solución de NaHSO3 a un tubo de ensayo. 5. Repetir el paso anterior hasta tener todos los tubos de ensayo con la solución indicada. 6. Colocar en cada tubo de ensayo una punta de espátula de almidón en polvo. 7. Colocar con otra pipeta un volumen distinto de solución de KIO3 en cada tubo de ensayo (los volúmenes serán 10 ml, 9 ml, 8 ml, 7 ml, 6 ml, 5 ml respectivamente). 8. Medir el tiempo que tarda cada tubo en presentar cambios (coloración azul intenso). 9. Tomar evidencias (fotos o video) de lo realizado. 10.Anotar los resultados y realizar los cálculos correspondientes. CÁLCULOS Para la solución de KIO3 (1.5N) Pm=214 g/mol 1.5N = # de equivalentes de soluto/0.1L de disolución # de equivalentes de soluto = 1.5(# de equivalentes de soluto/L) X 0.1L # de equivalentes de soluto = 0.15 eq 0.15# de equivalentes de soluto = g/ 214 (g/eq) gramos = 214 (g/eq) X 0.15 eq = 32.1g Para la solución de NaHSO3 (1N) Pm=104 g/mol Densidad= 1.19-1.36 gr/cm3 a 20º C 1N = # de equivalentes de soluto/0.1L de disolución # de equivalentes de soluto = 1(# de equivalentes de soluto/L) X 0.1L # de equivalentes de soluto = 0.1 eq 0.1# de equivalentes de soluto = g/ 104 (g/eq) gramos = 104 (g/eq) X 0.1 eq gramos = 10.4g/1.36 gr/cm3 (ml) = 7.6 ml ANÁLISIS DE RESULTADOS 1. 2. 3. 4. 5. 6. Se adicionaron 10 ml de KIO3 a 10 ml de NaHSO3 Se adicionaron 9 ml de KIO3 a 10 ml de NaHSO3 Se adicionaron 8 ml de KIO3 a 10 ml de NaHSO3 Se adicionaron 7 ml de KIO3 a 10 ml de NaHSO3 Se adicionaron 6 ml de KIO3 a 10 ml de NaHSO3 Se adicionaron 5 ml de KIO3 a 10 ml de NaHSO3 (IO3-) 1 2 3 4 5 6 .6N .568421N .533333N .494117N .45 N .4N -0.245329 -0.273001 -0.306170 -0.346787 -0.397940 log(IO3-) -0.221848 Tiempo(s) 0 5 10 15 20 25 Gráfica CONCLUSIÓN De acuerdo a los resultados obtenidos se confirma nuestra hipótesis ya que se pudo obtener nuestra ecuación empírica correspondiente a una gráfica exponencial por medio de los mínimos cuadrados antes representados. BIBLIOGRAFÍA hds_2150.pdf (reactivosmeyer.com.mx) hds_6810.pdf (reactivosmeyer.com.mx) https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://www.fishers ci.es/chemicalProductData_uk/wercs%3FitemCode%3D10697581%26lang%3D ES&ved=2ahUKEwjprrnAzajtAhUGZKwKHRocCPEQFjAFegQIEhAB&usg= AOvVaw2oJZ00SM0EKifiMf6xMr9z https://idoc.pub/documents/reaccion-de-iodato-de-potasio-con-sulfito-de-sodio2-9n0kjz3ke24v
