TP 13 Cinetica-efecto de La f Ionica

7/25/2019 TP 13 Cinetica-efecto de La f Ionica

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Fisicoqumica II Ingeniera Qumica Gua de Trabajos Prcticos 2014

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INFLUENCIA DE LA FUERZA INICA DEL MEDIO SOBRE LA CINTICADE LAS REACCIONES INICAS EN SOLUCIN

INTRODUCCIN

En el estudio de reacciones entre iones o iones y molculas neutras, de acuerdo con lahiptesis de Bjerrum, la primera etapa corresponde a la formacin de un complejo (C)en equilibrio termodinmico con los reactivos. La siguiente etapa corresponde a ladescomposicin de C para dar productos. Esto est representado a continuacin:

donde K puede expresarse en trminos de las actividades:

(1)

La velocidad, para la reaccin anterior, resulta entonces:

v = d[P]/dt = k [C] (2)

La concentracin del complejo C queda expresada a partir de la constante de equilibrio(ecuacin (1)):

(3)

Reemplazando [C] en la ecuacin (2):

(4)

Con(5)

Expresando los factores de actividad de los iones involucrados a travs de la ley lmitede Debye-Hueckel log i= - A Zi

2I1/2(En el caso de la especie C, Zc= ZA+ZB)

o la expresin extendida:

En estas ecuaciones I es la fuerza inica de la solucin.

BA

C

BA

C

BA

C

aa

aK

.

]][[

][

oductosC

KCBA

k Pr

C

BABAKC

].].[.[][

]][[']].[[..].[][

BAkBAKkCkdt

Pdv

C

BA

C

BAKkk

..'

IzzAKkkKkBACBA

..2.logloglogloglog'log

I

IzzAKkkKkBACBA

1..2.logloglogloglog'log


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2

Tomando logaritmo decimal de la ecuacin (5) y reemplazando el log i por lasexpresiones anteriores, se obtiene la dependencia de k' con la fuerza inica

log k' = log ko+2 A ZA ZB I1/2/ (1+ I1/2) (6)

donde ko= k K.

De acuerdo a la ecuacin (6), el aumento de la fuerza inica debe traer aparejado unaaceleracin de la reaccin entre iones con carga del mismo signo (ZA.ZB>0) y unadesaceleracin en el caso de iones con cargas de signo opuesto (ZA.ZB>[B], puede considerarseque su concentracin no vara en el transcurso de la experiencia, la ecuacin develocidad (4) adquiere la forma:

v = k' [A] [B] = kr[B] (7)

donde kr= k' [A]

La ecuacin de velocidad (7) corresponde a una cintica de pseudo primer orden, porlo tanto ln [B] = ln [B]o- krt.


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En el laboratorio se determinar la absorbancia del VM en funcin del tiempo. Deacuerdo con la ley de Lambert-Beer, la absorbancia (A)depende de la concentracin ydel camino ptico (

) que debe recorrer la radiacin en el medio segn

A = c

donde es la absortividad molar o coeficiente de extincin molar. Este coeficientedepende de la longitud de onda y en consecuencia tambin A. Si la concentracin de laespecie que absorbe cambia en el tiempo, tambin lo har A entonces la velocidadresulta

v = - dc/dt = - (1/ ) dA/dt

y el estudio cintico podr realizarse midiendo el cambio temporal de la absorbancia. Enel trabajo prctico kr se evaluar graficando lnAB en funcin del tiempo.

Desarrollo de la experiencia

Se preparan soluciones de verde de malaquita de diferente fuerza inica (entre 0,007 y0,05) obtenidas mediante la adicin de un electrolito neutro (KCl). La concentracin deestas soluciones es tal que su absorbancia a 622 nm est comprendida entre 0,5 y 0,7.Las soluciones se preparan colocando en matraces de 50 ml, 5 ml de una solucin 510 -4

M de VM y diferentes volmenes de KCl a fin de lograr soluciones de fuerza inicacomprendida en el intervalo indicado y llevando a volumen con agua destilada.

Las medidas se realizan a temperatura ambiente.Las mezclas de reaccin se obtienen adicionando a 25 ml de cada una de las soluciones

preparadas 1 ml de KOH 0,01 M. En el momento de la mezcla se pone en marcha uncronmetro para registrar el tiempo. La mezcla se coloca rpidamente en una cubeta ycon un espectrofotmetro se mide la absorbancia a 622 nm cada minuto durante un

perodo total de 30 minutos para cada solucin. Se evala kr graficando ln AB enfuncin del tiempo.

A partir de los valores de kr correspondientes a cada solucin, se grafica log kr enfuncin de (I1/2/1+ I1/2) y de la pendiente de este grfico se obtiene el producto de las

cargas de los iones reaccionantes. La pendiente, si se emplea HCl como segundoreactivo ser de igual magnitud pero de signo opuesto a la obtenida con KOH. Elprocedimiento en este caso es similar pero adicionando a cada alcuota de VM unacantidad de HCl tal que resulte tambin su concentracin en exceso con respecto al otroreactivo.


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Informe del Trabajo PrcticoINFLUENCIA DE LA FUERZA INICA DEL MEDIO SOBRE LA CINTICA DE LAS

REACCIONES INICAS EN SOLUCIN

Nombres:_____________________________________________________________Turno:_________________________ Grupo n: ________Fecha de realizacin del TP:_________________________Objetivos:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ecuaciones y Leyes empleadas:

1) Medidas Experimentales

Temperatura:____________I= I= I= I= I=t / min. A622 t / min. A622 t / min. A622 t / min. A622 t / min. A622

2) Realice los siguientes grficosGrfico 1: ln A622vs t para cada fuerza inicaGrfico 2: log k` vs I1/2/(1+I1/2)

3) Clculo de las constantes de velocidad k`:para cada fuerza inica determina k` a partir del grfico 1.A partir del grfico 2:Discutir el efecto de la fuerza inica sobre la reaccin en estudio y determinar elproducto ZAZB.

4) Discusin:

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