Reloj de Iodo




I. Resumen

Los objetivos del trabajo práctico corresponden a la determinacion de la Ley de velocidad experimental, el calculo de la constante de velocidad y ver como depende de la temperatura, analizar el efecto de un catalizador en la velocidad de la reaccion y el calculo de la energia de activacion.
Dentro de los resultados obtenidos estan el orden de la reaccion con un porcentajede error del 28,8%, y la energía de activación que se obtuvo con un error del 23,2% de error.
Se puede concluir que tanto el aumento de temperatura como la presencia del catalizador aumentan la velocidad a la que ocurre la reaccion.


II. Introducción

La cinética química estudia como se lleva a cabo la velocidad de una reacción, esto es, como afectan distintos factores, como laconcentración de los reactivos, la tasa de aparición de los productos, temperatura y presencia de catalizadores. Esta rama de la química es meramente experimental.

En el presente informe se describirá el desarrollo de un experimento clásico de cinética química, “el reloj de yodo”, cuyos objetivos principales son:

Determinar la ley de velocidad experimental para la reacción en estudio.Determinación de la constante de velocidad y su dependencia con la temperatura.
Obtención de la energía de activación
Estudio del efecto de un catalizador en la velocidad de la reacción.

La reacción a estudiar es la siguiente:

(1)

La cual se encuentra acoplada a una segunda reacción:
(2)

Esto permitirácalcular la velocidad de reacción a partir de la cantidad de consumido y del tiempo que esto toma. Si conocemos la concentración de tiosulfato, podremos saber que cantidad del ion persulfato se consume y el tiempo que tarda en hacerlo. Esto es posible puesto que el tiosulfato capta al ión triyoduro formado en la reacción (1) reaccionando con él, de esta manera que cuando todo el tiosulfato seconsume, el triyoduro quedará libre en la solución por lo que podrá reaccionar con el almidón presente en la solución tornándola azul; de esta manera será posible saber el tiempo en que cierta cantidad de persulfato es consumido. Como la cantidad de triyoduro formado se relaciona con la cantidad del ión persulfato consumido, es posible establecer una relación entre las velocidades de reacción deltiosulfato y del ión persulfato.

(3)


El cambio en la concentración de a través del tiempo t, está dado por:

(4)
O bien:
(5)

Donde es la velocidad de la reacción, la suma de α y β, corresponde al orden global de la reacción, y en el caso de una reacción elemental,corresponden a los coeficientes estequiométricos de los reactantes. El valor de k corresponde a la constante de velocidad, la cual depende sólo de la temperatura a la cual se lleva a cabo la reacción. Esta ecuación que relaciona la velocidad de una reacción con las concentraciones, se denomina ley de velocidad de una reacción.

Si se grafica la concentración de un reactivo en función del tiempo quedemora la solución en tornarse azul, el valor de la pendiente asociada a dicho gráfico, corresponderá a . Luego, si se comparan las pendientes de los gráficos, es posible obtener el valor de α y β.

Para determinar la ley de velocidad existen varios métodos, pero en este caso se utilizara el método algebraico. Para utilizar este método realizamos varias veces una reacción variando en cadauna un parámetro, por ejemplo para la reacción

(6)

Realizamos dos mediciones de la velocidad de lo cual se obtiene:

(7)

(8)

Si mantenemos [A]1 = [A]2 y dividiendo ambas ecuaciones:

(9)...