Ciencias

Universidad de Santiago de Chile, Principios de Procesos Químicos II |
Informe de Laboratorio N°1
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Yodación fotoquímica del ciclohexeno. |

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Resumen
El objetivo de la experiencia de laboratorio realizada fue determinar de manera experimental la constante de equilibrio a diversas temperaturas. Para esto se utilizó una reacción de yodo y ciclohexeno. Para obtener la concentración deeste primer reactante se usó un espectrofotómetro para medir su absorbancia y hacer una interpolación con su curva de calibración.
Se obtienen los valores numéricos de la constante de equilibrio a distintas temperaturas, sus parámetros termodinámicos. Estos últimos nos indican que la reacción es endotérmica, espontánea y tiende al equilibrio.

Introducción
La constante de equilibrio es unarazón entre las concentraciones de productos y la de reactantes. Su relación funcional puede escribirse:
K=[C]c*[D]dAa*[B]b
Esto para una reacción de tipo aA + bB cC + dD. La constante de equilibrio se ve afectada por la temperatura, por lo que se analizará a diversos puntos. Este valor se da bajo la condición de equilibrio químico, que es un estado en el cual las concentraciones de reactantes yproductos no varían en el tiempo.
En la reacción se usará yodo y ciclohexeno. Para el cálculo de la concentración del primero a medida que pasa el tiempo, se usará la propiedad de absorbancia. Esto es, la cantidad de luz que retiene una muestra cuando un haz de luz pasa a través de ella. Se utilizará el yodo por su baja reactividad y su curva de calibración bien conocida.
El ciclohexeno es uncompuesto orgánico que reacciona con el yodo mediante una reacción de halogenación, específicamente yodación. Este proceso consiste en la adición de uno o más elementos halógenos a una molécula orgánica. En este caso, el ciclohexeno. Se obtiene como resultado diyodociclohexano, pues el doble enlace que antes poseía el ciclohexeno se rompe quedando un par de electrones libre, que puede recibir a lamolécula de yodo.
Para determinar las propiedades termodinámicas de las reacciones a analizar, se utilizará la ecuación de la energía libre de Gibbs. Esta ecuación se denota

∆G = ∆H - T∆S
Sirve como un indicador de la espontaneidad de una reacción química. Para el caso que se analizará, que es una reacción endotérmica, este valor debe ser superior a 0. En caso de obtener el equilibrio, debe serigual a 0.

Se pueden obtener variantes de esta ecuación mediante matemática. Una de ellas permite relacionar la constante de equilibrio.

Esta es la ecuación de Van’t Hoff, que nos permitirá el cálculo de la entalpía en las reacciones que se analizarán.
Fuentes: Química orgánica, John McMurry. Quinta edición. Págs. 543-544, 786.
Curso de química general Usach, varios autores. Segundaedición. Págs 497-500, 513, 518.

Metodología

1.- Se preparan tres matraces, según especificaciones de la guía:
Matraz | [I2] * 10ˆ-3 | [C = H] |
1 | 2,5 | 0,5 |
2 | 2,5 | 0,1 |
3 | 1,0 | 0,1 |

Estos matraces deben ser aforados hasta completar 10 mL.
2.- Cada envase debe ser protegido contra la luz, usándose para ello papel aluminio. Se anota la absorbancia inicial del yodo para cadamuestra, mediante un espectrofotómetro. Se usa una longitud de onda de 524 nm.
3.- Se sumergen los matraces en agua a cierta temperatura, obtenida con un termostato. Se irradiará luz mediante una ampolleta. Se hacen lecturas de absorbancia cada 10 minutos.
4.- Cuando la variación de absorbancia sea ínfima se trasladan las muestras a un baño con otra temperatura.
5.- Se obtiene una curva decalibración, con absorbancias para concentraciones conocidas de yodo.

Resultados
Para nuestro experimento, los resultados son los siguientes:
Tiempo (min) | T (ºC) | Matraz 1 | Matraz 2 | Matraz 3 |
0 | 23 (Tº ambiente) | 1.047 | 1.623 | 0.264 |
10 | 32 | 0.170 | 0.171 | 0.160 |
20 | 32 | 0.102 | 0.111 | 0.138 |
30 | 32 | 0.089 | 0.100 | 0.099 |

Tiempo (min) | T (ºc) | Matraz 1 |...