Práctica 5

Laboratorio
 de
 Química
 Física
 1
  Curso
 2011-­‐2012
  Grado
 en
 Química
 

PRÁCTICA 5

Estudio cinético de la reacción entre el yodo y la acetona catalizada por ácido
Material 1 aforado de 500 mL 1 aforado de 100 mL 1 aforado de 250 mL (compartido) 1 aforado de 250 mL 7 erlenmeyers de 100 mL 1 pipeta de 3 mL aforda 1 pipeta de 5 mL aforada 1 pipeta de 10mL aforada 1 pipeta de 15 mL aforada 1 pipeta de 10 mL graduada 1 bureta de 50 mL 1 erlenmeyer de 250 mL 2 vasos de precipitados de 100 mL 1 vaso de precipitados de 50 mL 1 1 1 1 1 probeta de 100 mL baño termostático con termómetro frasco color topacio de un litro agitador/1 imán/ 1 pesasustancias cronómetro

Productos Tiosulfato de sodio pentahidratado Acetona Ácido clorhídrico Acetato de sodiotrihidrato Hidróxido de sodio 1M Fenolftaleína Indicador de almidón Yodo 0,06 M

Objetivos 1. Determinar secuencialmente parámetros cinéticos: órdenes parciales, constantes aparentes y constantes absolutas de velocidad. 2. Aplicar el método de aislamiento de Ostwald. 3. Comprobar la coherencia entre la ley de velocidad y el mecanismo de reacción. Fundamentos Teóricos En disolución acuosa lareacción de iodación de la acetona es lenta pero se puede acelerar si es catalizada por ácido:

CH3 ! CO ! CH3 + I2 ""# CH3 ! CO ! CH2I + HI
Esta reacción procede según un mecanismo en tres etapas: las dos primeras corresponden al equilibrio cetoenólico en medio ácido y la tercera consiste en la reacción entre el enol y el yodo. Cinéticamente, los pasos (1) y (3) son rápidos mientras que (2) eslento, por lo que es la etapa determinante del mecanismo.
(1) (2) CH3 ! CO ! CH3 + H+ "$# CH3 ! COH+ ! CH3 "$$ CH3 ! COH = CH2 + H+ #

H+

CH3 ! COH = CH2 + I2 "(3) # CH3 ! CO ! CH2I + HI "

La velocidad de la reacción puede expresarse:

v=!

d[I2 ] dt

= k [Acet]a[H+ ]b[I2 ]c

(1)

en la que k es la constante absoluta de velocidad y a, b y c son los órdenes parciales respecto a laacetona (Acet), los protones y el yodo, respectivamente.

En las condiciones de la práctica, las concentraciones de acetona y ácido permanecen constantes a lo largo de la reacción, de forma que se puede seguir la cinética respecto del iodo (reactivo test o indicador). Estamos, pues, utilizando el método de aislamiento de Ostwald. En este caso, se consigue partiendo de una concentración inicialde acetona muy grande y teniendo en cuenta que el HCl es el catalizador (los moles que quedan en cada instante son prácticamente igual a los iniciales y, por tanto, las concentraciones constantes a lo largo de la reacción: [H+ ]o ,[Acet]o " [H + ],[Acet] " ctes ). Así pues, la reacción será de pseudo-orden c y su velocidad se simplificará a:

!

v = k ap [I2 ]c

(2)

donde la constanteaparente de velocidad es:

k ap = k[Acet]a [H+ ]b o o

(3)

puesto que el iodo no interviene en la etapa determinante de la velocidad, ésta no dependerá de su concentración, es decir será de orden cero respecto al yodo (c=0), y:

v = k ap

(4)

Para seguir la evolución de la concentración de iodo, se toman muestras alícuotas de reacción y, tras detenerla, se valoran con tiosulfato desodio, según:

I2 + 2 Na2 S2O3 ! Na2 S4O6 + 2 NaI
Dado que la reacción es catalizada por ácido, la reacción se detiene y se elimina el catalizador por adición de una base o una sal básica. Efectuando diversas experiencias, y variando en cada una de ellas únicamente la concentración de uno de los reactivos (la acetona o el ácido) se puede medir la influencia de éstos sobre la velocidad de reacción yhallar sus órdenes parciales de reacción.

Disoluciones

1. 2. 3.

Disolución 0.06 M de yodo (I2) común a toda la mesa (ya está preparada). Disolución de NaOH 1 M estandarizada común a toda la mesa (ya está preparada). 500 mL de disolución 0.005 M de tiosulfato sódico (Na2S2O3 pentahidratado). Trasvasar a un frasco de color topacio ya que debe mantenerse en la medida de lo posible en...