Cinetica

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Energía de Activación de la Fenolftaleína
Objetivo
Conocer el efecto de la temperatura en la reacción de NaOH con fenolftaleína
Aplicar la ecuación de Arrhenius para procesos cinéticos
Calcular la energía de activación de la reacción de la fenolftaleína

Teoría

La presente práctica de laboratorio se basa en la decoloración de la fenolftaleína en medio fuertemente básico. Lafenolftaleína es un colorante orgánico sintético ampliamente utilizado como indicador acido-base, debido a su cambio de color de incoloro a rosa al reaccionar con los iones hidróxido, OH -, entre pH 8 y 10. Sin embargo la fenolftaleína también reacciona en medio fuertemente básico, por ejemplo a pH 13, decolorándose.

(C6H5OH) + (C8H4O3) + NaOH --> (C6H5OH) + (C8H4O3) + NaOH + C20H14O4
La decoloraciónde la fenolftaleína en medio fuertemente básico se puede representar mediante la siguiente ecuación:

En el siguiente esquema se representan las tres formas de la fenolftaleína en disolución, en función de la concentración de hidróxido en el medio.

La fenolftaleína es incolora para pH inferior a 8. Esta forma incolora tiene la primera estructura (H2F). Cuando el pH aumenta de 8 a 10, losprotones fenólicos se eliminan y se abre el anillo de lactona, dando lugar a la familiar forma rosa-roja con la segunda estructura, la cual tiene forma resonante (F 2-). A pH más altos el color rosa se decolora lentamente produciendo la tercera estructura (F OH3-). Todos los cambios de color son reversibles y mientras la conversión de H2F a F 2- es muy rápida y completa, siempre que el pH seasuperior a 11, la conversión de F2- a FOH3- a pH superior es suficientemente lenta de modo que su velocidad puede medirse. Puesto que P2- tiene un color intenso, la conversión de F2- a FOH3- puede seguirse midiendo los cambios en la absorbancia de una disolución básica de fenolftaleína.

La velocidad del proceso directo de decoloración puede escribirse como:

La anterior ecuación puedeescribirse de la siguiente forma si la concentración de hidroxilos es mucho mayor a la de fenolftaleína, es decir q permanece casi constante:



Método
Materiales y reactivos
Hidróxido de Sodio 0,1N (aproximadamente)
Solución de fenoltaleina
Baños de agua
Termómetros
Tubos de ensayo
Espectrofotómetro

Procedimiento

Preparar tres baños de agua a 30C, 40C, 50C. Un tubo deensayo tapado conteniendo una disolución acuosa de 0,1 N de hidróxido de sodio se coloca en cada uno de los baños dejando pasar unos minutos para que alcancen la temperatura del baño. Destapar cada uno de lo tubos, añadir una gota de una disolución acuosa de fenolftaleína, tapar, invertir para mezclar mejor y volver a colocarlo en el baño. Anotar el tiempo que tarda en desaparecer la forma coloreada dela fenolftaleína para comprobar la reproducibilidad de los resultados

Realizar un barrido espectral a intervalos de 10nm de una solución 0,1N de hidróxido de sodio + fenolftaleína en la región visible (400 a 700nm), en las regiones de máxima absorbancia definir el pico más alto con una precisión de 1,0nm.
Repetir el experimento anterior pero esta vez medir la desaparición del color medianteun espectrofotómetro a la longitud de onda de máxima absorbancia. Anotar los resultados y construir una curva de correlación tiempo vs absorbancia.

Cálculos e interpretación de resultados
Con los datos anteriores determinar el modelo matemático aplicable a la cinética de esta reacción y establecer el orden de la misma

La decoloración de la fenolftaleína en una disolución básicapuede representarse por la reacción:
F2- + OH-  FOH3- (1)
y la ley de velocidad puede expresarse como:
-dC/dt = k CF2COH- (2)
La mezcla de reacción es una disolución fuertemente básica que contiene trazas de fenolftaleína, de modo que la concentración de OH- excede a la de fenolftaleína por un factor de al menos 104 en cualquier mezcla. Por lo tanto, durante cada serie la concentración de...
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