Practico

1 MÓDULO I - PRÁCTICA 2 CINÉTICA DE LA IODACIÓN DE LA ANILINA El objetivo de esta práctica es comprobar la cinética de segundo orden de la reacción de iodación de la anilina, determinando los valores de la constante de velocidad a diferentes concentraciones de IK. Los resultados se justificarán en términos del mecanismo de la reacción. 1. Principios Teóricos. La reacción de iodación de la anilinaen presencia de ioduro potásico en exceso y en disoluciones tamponadas diluidas, puede representarse como: NH2 + I2 I es decir, el producto principal de la reacción es el isómero para, no formándose cantidades apreciables de los isómeros orto y meta. Cinéticamente, la reacción es de segundo orden: NH2 + IH

−

d [I 2 ] = k obs [I 2 ] [anilina ] dt

(1)

donde [I2] y [anilina] son lasconcentraciones analíticas de iodo y de anilina, respectivamente, y kobs la constante de velocidad en unas condiciones experimentales determinadas de concentración de IK y pH. En el caso particular de que se parta de concentraciones iguales de iodo y anilina, el procedimiento para resolver la anterior ecuación diferencial es el siguiente: Llamando a a la concentración inicial de iodo (y de anilina) yx a la concentración de paraiodoanilina en un instante cualquiera t, la concentración de iodo (y de anilina) en ese instante t será, por tanto, (a - x). Según esto, la ecuación (1) se transforma en:

−
reagrupando

d (a − x ) dt

=

dx dt

= k obs ( a − x ) 2

(2)

dx (a − x )
e integrando
2

= k obs dt
t

(3)

∫
0

x

dx (a − x )
2

= k obs ∫ dt
0

(4)

2 seobtiene finalmente

kobs t =

1 a−x

−

1 a

(5)

Por tanto, para obtener el valor de kobs en unas condiciones determinadas bastaría medir (a-x) en función del tiempo en esas condiciones y ajustar los datos a la ecuación (5). En cinética química, sin embargo, rara vez se miden directamente las concentraciones en función del tiempo, sino que se utiliza alguna propiedad física delsistema relacionada con ellas. Aquí se va a utilizar un espectrofotómetro para medir la variación de la absorbancia de la mezcla de reacción a una longitud de onda de 525 nm (el máximo de absorción del iodo) con el tiempo; la absorbancia está relacionada con la concentración de la sustancia que absorbe la luz mediante la ley de Lambert-Beer que, en el caso de esta práctica, se expresaría como:

A = (a − x )ε l
donde A es la absorbancia en un instante dado, (a-x) la concentración molar de iodo en ese instante, coeficiente de extinción molar del iodo a 525 nm y l el espesor de muestra atravesado por la luz. Sustituyendo en la ecuación (5) se obtiene:

(6)

ε el

1 A

=

kobs

εl

t+

1 aεl

(7)

A la vista de esto, la metodología a seguir para obtener los valores de kobsconsistirá en: 1) Mezclar concentraciones iguales de iodo y de anilina (en unas condiciones determinadas de pH y de concentración de IK) y seguir, utilizando un espectrofotómetro, la variación de la absorbancia de la mezcla con el tiempo. 2) Representar el inverso de la absorbancia frente al tiempo; según la ecuación (7), se obtendrá una línea recta de cuya ordenada en el origen puede hallarse ε,conocida la concentración inicial de iodo, a, y de cuya pendiente, usando el valor de ε calculado antes, puede obtenerse kobs. Los valores de kobs varían con el pH y con la concentración de IK. La variación con el pH puede atribuirse a una catálisis ácido-base general por parte de los iones del tampón en el que se realiza el experimento. Este efecto no se considerará, ya que se trabaja siempre almismo pH. Con respecto a la variación con la concentración de IK, puede comprobarse que kobs varía linealmente con 1/[IK]2. Este hecho es consistente con la suposición de un mecanismo de reacción en el que la especie atacante es el ión I+, que puede producirse mediante el proceso: K1 I+ + I−

I2

K1

[I ][I ] =
+ −

[I 2 ]
1

de donde

[I ] = K [I ]
+

[I ]
−

2

(8)

3...