Ferro persultafo

Determinación de la constante de velocidad de la reacción de oxidación del ferrocianuro con persulfato
1. Objetivo
El objetivo de la cinética química es la determinación de los mecanismos y constantes de velocidad de las reacciones químicas. Un experimento cinético consiste, básicamente, en la obtención de la concentración de un reactivo o un producto en función del tiempo. Para ello se hacenecesario combinar la medida del tiempo con una técnica analítica que permita determinar dichas concentraciones. De acuerdo con estos objetivos generales de cualquier estudio cinético, en esta práctica se propone la determinación del orden de una reacción química en disolución y su constante de velocidad utilizando la técnica de espectrofotometría visible.

2. Fundamento En los estudios decinética química es importante determinar la expresión de velocidad que dará la concentración de uno o más de los reactivos o productos como una función del tiempo y obtener la constante de velocidad k. En ella se intenta seguir su curso por medio del cambio de alguna propiedad física como puede ser presión, absorbancia, conductividad, índice de refracción, ángulo de rotación de la luz polarizada, pH,etc. La cinética química, como ya se señaló antes, estudia el cambio de una concentración de reactivos o de productos con el transcurrir del tiempo.Dicho cambio se puede expresar mediante una ecuación diferencial donde aparece la velocidad de la reacción química. Dicha velocidad se define como la tasa de cambio de la concentración de una especie con el tiempo:
v d Reactivo dt d Pr oducto dt

Lasreacciones químicas se denominan homogéneas, cuando ocurren en una sola fase, y heterogéneas, cuando ocurren entre especies que se encuentran en diferentes fases. Las reacciones homogéneas en disolución acuosa, como por ejemplo: aA + bB→cC + dD

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no ocurren, habitualmente, en un solo paso, sino en varios, como ocurre, prácticamente, en todas las reacciones que incluyen más de dos moléculasreactantes. El conjunto de todos los pasos elementales se conoce como el mecanismo de reacción. Uno de los objetivos principales de la cinética química es obtener información para ayudar al esclarecimiento de los mecanismos de reacción, que son fundamentales para la comprensión de los procesos químicos. Experimentalmente, se encuentra que la velocidad de reacción es proporcional a la concentraciónde los reactivos elevada a unos exponentes, que suelen ser números enteros sencillos. Esto nos lleva a una expresión de la velocidad del tipo:
d Reactivo dt k A
m

B C

n

p

(1)

donde k es la constante de velocidad y los exponentes m, n y p son los órdenes parciales con respecto a cada reactivo. La suma de ellos es el orden total de la reacción. Estos valores pueden determinarseexperimentalmente, al igual que el valor de k. El orden de la reacción está relacionado con su mecanismo. Para determinar experimentalmente los exponentes de la ley de velocidad es recomendable un procedimiento que permita aislar cada uno de los componentes de la reacción. De esta forma, todas las especies que se estudian, menos una, están en concentraciones tan altas con respecto al reactivoanalizado que puede suponerse que éstas permanecen constantes durante la reacción. Para el ejemplo antes señalado, si las concentraciones de A y B son mucho mayores que la de C entonces la ecuación (1) se transformará en:
d Reactivo dt k'' C
p

(2)

donde k’’= k[A]m[B]n. En este caso se dice que la reacción es de pseudo orden p. El orden de la reacción aparente con respecto a la especie que interesase puede obtener por una variedad de métodos que miden concentraciones a diferentes tiempos. La ecuación (2) se puede integrar fácilmente para diferentes valores de p, y, mediante una representación gráfica apropiada, puede obtenerse el valor de p que mejor reproduce los datos experimentales. Una vez determinado el valor de p puede calcularse el valor de la constante k. Por ejemplo, para una...