Cinética de la decoloración de la fenolftaleína en medio fuertemente básico

Cinética de la decoloración de la fenolftaleína en medio fuertemente básico

Objetivo:
Nuestro objetivo en esta práctica es determinar los órdenes de decoloración de la fenolftaleína cuando variamos el pH donde se encuentra, ya que ésta cambia de forma al variar la concentración de iones OH. Se determinarán haciendo una recta de calibrado de las diferentes disoluciones.
Después de eso,calcularemos la velocidad de reacción en tubos de ensayo con distintas cantidades de NaOH, midiendo la absorbancia a la máxima longitud de onda obtenida en la anterior experiencia. Gracias a estas medidas, podremos calcular la absorvitividad de la fenolftaleína, ya que se corresponde con la pendiente de esta recta.
Con este último dato, y gracias al método integral, podremos calcular el orden dereacción, con respecto a la fenolftaleína y con respecto a los iones OH.
Fundamento:
Esta práctica se basa en los diferentes estados que puede tener la fenolftaleína según la concentración de OH que haya en el medio:


pH9
A partir de pH = 9, cuanto más básico sea el medio, más se decolora la fenolftaleína. Esta decoloración se puede representar con la siguiente ecuación:
F(rosa) +n(OH)  F(OH)-n (incolora)

La velocidad de la decoloración de fenolftaleína se expresa de la siguiente forma:
V = k [F]α[OH]β
Donde α y β representan los órdenes de reacción con respecto a la fenolftaleína y con respecto a los iones OH (medio básico), respectivamente. Estos órdenes siempre deben obtenerse experimentalmente, mediante el uso del método diferencial o del método integral (en estecaso utilizaremos éste último).
Para poder utilizar este método debemos aumentar mucho la concentración de NaOH en el medio, para tomar este valor como constante, y poder transformar la ecuación de la velocidad en la siguiente:
V = k’[F]α donde k’ = k[OH]β
En este momento podemos empezar a utilizar el métododiferencial, que consiste en probar los 3 órdenes frecuentes de reacción, 0, 1 y 2.
El principio del método es el mismo independientemente del orden que queramos probar. Tenemos nuestras 2 ecuaciones de velocidad:
V = -d[F]/dt V = k’[F]α
Igualamos las dos ecuaciones, lo cual se nos queda:
-d[F]/dt = -d[F]/dt
Queintegrando se nos queda:
T = -1/k
Donde ‘n’ es el orden de reacción

Para orden = 0
Sustituimos n por cero y nos queda lo siguiente:
[F] = [F]0 – kt
Debemos hacer una gráfica con [F] en el eje y y el tiempo en el eje x (Con k como pendiente).
Si la gráfica sale lineal, la reacción es de orden 0.

Para orden = 1
Sustituimos n por uno y nos queda lo siguiente:
Ln[F] = Ln[F]0 - ktDebemos hacer una gráfica con Ln[F] en el eje y y el tiempo en el eje x (Con k como pendiente).
Si la gráfica sale lineal, la reacción es de orden 1.

Para orden = 2
Sustituimos n por dos y nos queda lo siguiente:
1/[F] = 1/[F]0
Si la gráfica sale lineal, la reacción es de orden 2.

Después de haber calculado el orden de reacción con respecto a la fenolftaleína, podemos calcular el valor dek’, que debemos utilizar para averiguar el orden de reacción con respecto a los iones OH (utilizando el método de las velocidades iniciales)
Para ello haremos una nueva gráfica a partir de la siguiente ecuación:
Lnk’ = Lnk + βLn[OH]
Donde Lnk’ es la ‘y’, Ln[OH] es la x y β es la pendiente

Procedimiento:
Para la primera parte de la práctica debemos hacer antes que nada algunas disoluciones:Fenolftaleína 10-4 M:
Debemos preparar 100 ml de esta disolución a partir de otra disolución que se encuentra al 1% p/V. Para ello, hemos realizado los siguientes cálculos (PM (fenolftaleína: 318 g/mol):
M = moles/Volumen ; 10-4 M = moles/0,1 L ; moles = 10-5 moles
10-5 moles * 318 g/1 mol = 0,00318 gramos de fenolftaleína
0,00318 gramos * 100ml/1g = 0,318 ml de fenolftaleína tenemos que...