Cinetica de la reaccion entre los iones persulfato y ioduro

INTRODUCCIÓN

TEORIA:
La reacción entre los iones persulfato e ioduro es de tipo irreversible y tiene la siguiente estequiometria:

S2O82-+ 2I- →2SO42-+ I2

Experimentalmente, el tiempo necesario para que una fracción dada de ión persulfato reaccione con un gran exceso de iones ioduro, puede determinarse introduciendo una adecuada cantidad de tiosulfato de sodio y almidón cuyo efecto esdespreciable sobre la velocidad de reacción estudiada.

En exceso de iones ioduro, la reacción es de primer orden respecto al ión persulfato:

-rS2O82-=-dS2O82-dθ=k'∙S2O82- (1)

A temperatura constante, la expresión integrada es:

θ= 1k'∙LnS2O82-θ=0S2O82-θ=θ (2)

En la ecuaciónanterior los corchetes indican concentración molar, el tiempo de reacción (s) y k la constante de velocidad (s-1).

La dependencia de la constante de velocidad con la temperatura absoluta (T) se rige por la ley de Arrhenius:

K= K0∙℮-ER∙T (3)

Dónde E, es la energía de activación (cal/mol), T la temperaturaabsoluta (K), R la constante universal de los gases (R = 1,987 cal/mol K), k0 el factor de frecuencia que es independiente de la temperatura.

OBJETIVOS

Los objetivos de la experiencia son:

a) Demostrar que esta reacción es de primer orden respecto al ión persulfato.

b) Determinar la energía de activación de la reacción.

MATERIALES Y MÉTODOS

MATERIALES:

* 2 buretas de 50 mL.* 10 matraces de 50mL.
* 2 pipetas (20mL. y 10mL.) cada una con una propipeta.
* 4 vasos de precipitado (2 de 100mL. y 2 de 50mL.)
* Termómetro
* Cronómetro
* Soluciones de: Ioduro de potasio KI 0.5 [M]
Persulfato de potasio K2S2O8 0,01 [M]
Tiosulfato de sodio Na2S2O3 0,01 [M]
Almidón.
* Agua destilada

PROCEDIMIENTO:

a) Llénense las cuatro buretas con lassoluciones de KI, K2S2O8, Na2S2O3 y agua destilada, respectivamente.

b) Viértase 20 mL. de solución de KI en uno de los matraces (Matraz A). En el otro matraz (Matraz B), colóquense 20 mL. de la solución de persulfato, 10 mL. de la solución de tiosulfato y gotas de la solución de almidón (en este caso 3 gotas).

c) Se procede a agitar ambos matraces, con la finalidad de homogeneizar elcontenido de cada matraz. Esto se realiza a una temperatura ambiente (21ºC).

d) Viértase el contenido del matraz B sobre el matraz A lo más rápidamente posible, sin dejar de agitar los matraces, y póngase en marcha simultáneamente el cronómetro. Anótense el tiempo de la aparición del color azul y la temperatura. Utilizando el mismo procedimiento, determínese el tiempo para las otrasconcentraciones (series 2 a 5) de acuerdo a la Tabla siguiente:

Tabla nº 1: Concentraciones de las distintas series a temperatura ambiente (21 0C)

| Matraz A | Matraz B |
SERIE | KI 0,5 [M]V (mL.) | K2S2O8 0,01 [M]V (mL.) | Na2S2O3 0,01 [M]V (mL.) | H2OV (mL.) |
1 | 20 | 20 | 10 | 0 |
2 | 20 | 16 | 8 | 6 |
3 | 20 | 12 | 6 | 12 |
4 | 20 | 8 | 4 | 18 |
5 | 20 | 4 | 2 | 24 |
Como seaprecia en esta tabla, se mantiene constante el volumen que se agrega a cada serie (50 mL.), mientas que los del persulfato de potasio van disminuyendo, al igual que los de tiosulfato de sodio.
Utilizando la primera serie, determínese el tiempo para cuatro temperaturas distintas 0°C, 13°C, 32°C y 40°C.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

CÁLCULOS:

Análisis a temperatura ambiente (21°C):

*Calcúlese k, para las diferentes concentraciones de persulfato, a temperatura ambiente (21ºC) (ecuación 2).

Tabla nº2: Fracción de tiempo en lograr la reacción, en las distintas series a temperatura ambiente (21ºC).
SERIE | Matraz | Tiempo θ | Temperatura |
1 | A1B1 | 10’ 10’’ | 610 [s] | 22[ºC] | 295[K] |
2 | A2B2 | 9’ 56’’ | 596 [s] | (22.5)[ºC] | 295.5[K] |
3 | A3B3 | 9’ 55’’ | 595...