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Prelaboratorio 2 fisicoquimica II
Typology: Lab Reports
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Determinar la constante de velocidad para la reacción de decoloración de la fenolftaleína en medio
básico a tres temperaturas diferentes, calculará los parámetros de Arrhenius y los de la teoría del
estado de transición de la misma reacción.
Se sabe que, para la mayoría de las reacciones químicas, un aumento de temperatura produce un
aumento considerable en la velocidad de reacción. Lo anterior se puede observar al analizar la
ecuación empírica de velocidad, dξ
V
dt
𝑎
𝛼
𝑏
𝛽
…. en ella, se puede ver, que si la constante de
velocidad k aumenta su valor, se produce un aumento en la velocidad de la reacción, ya que,
precisamente por Arrhenius, la constante de velocidad depende de la temperatura. Arrhenius, en
1889, fue el primero en proponer una ecuación para mostrar el efecto de la temperatura sobre la
constante de velocidad de una reacción:
−𝐸𝑎
𝑅𝑇
⁄
donde k es la constante de velocidad de la reacción, A es un parámetro denominado factor de
frecuencia, Ea es un factor denominado energía de activación, R es la constante universal de los
gases y T es la temperatura absoluta.
Con el desarrollo de la teoría de las colisiones, el término Ea de la ecuación de Arrhenius pudo
interpretarse, para las reacciones elementales, como la energía mínima que deben acumular las
moléculas que chocan, para que pueda producirse la reacción.
Otra interpretación a la energía de activación, también para reacciones elementales, surgió con la
teoría del estado de transición o teoría del complejo activado, que fue desarrollado por Eyring en
intermediaria entre reactivos y productos, la cual se denomina complejo activado. El complejo
puede descomponerse en productos o regresar al estado de los reactivos:
∗
En la que ABC* representa al complejo activado.
Según esta teoría, para reacciones en fase líquida, la energía de activación de Arrhenius se
la ecuación:
∗
Para que ocurra la reacción, los reactivos deben pasar primero al estado de complejo activado, lo
la Figura 1.
OH
OH
C
C
O
O
Figura 2. Fenolftaleína sin disociar, H 2
En el intervalo de pH de 8 a 10 se presenta una reacción rápida de pérdida de protones 𝐻
2
− 2
, en la que la forma F
- 2
tiene el conocido color rosa de la fenolftaleína. Su estructura
se encuentra representada por las formas de resonancia de la Figura 3.
Figura 3. Formas en resonancia de la fenolftaleína desprotonada, F
- 2
, color rosa.
La desaparición del color rosa se observa frecuentemente cuando se titulan disoluciones básicas
utilizando una disolución ácida valorada y fenolftaleína como indicador, esto es debido a la
regeneración de la forma protonada H
2
F. Por otro lado, en medio alcalino (pH mayores de 11) se
produce la reacción:
− 2
−
− 3
donde el producto tiene la estructura de la Figura 4 que no absorbe radiación en la región del
espectro visible, por lo cual, sus disoluciones son incoloras. Ya que la forma F
- 2
es colorida y la
reacción de decoloración ( 7 ) es lo suficientemente lenta, entonces su cinética se pueda estudiar
fácilmente utilizando un espectrofotómetro.
C
C
O
O
O
O
O
C
O
O
C
O
Figura 4. Estructura hidroxilada de la fenolftaleína, (FOH)
, incolora.
La ecuación de velocidad de la reacción 𝐹
− 2
−
− 3
puede representarse por:
−
𝑎
− 2
𝑏
sin embargo, en la práctica se utilizarán disoluciones fuertemente básicas y solo trazas de
fenolftaleína, por lo que la concentración de OH
se mantendrá prácticamente constante; en esas
condiciones, la ecuación ( 8 ) se reduce a:
− 2
𝑏
a
. Si b = 1, la reacción se consideraría como de pseudo primer orden. En ese
caso una gráfica de ln F
- 2
contra t debería dar una recta cuya pendiente es - k. Si se utiliza un
espectrofotómetro para seguir la concentración de F
- 2
, la aplicación de la Ley de Beer sobre la
ecuación de velocidad conduce a una ecuación de velocidad dependiente de la absorbancia, y a
un gráfico de ln Absorbancia contra tiempo el cual dará una recta, si la ecuación es de primer
orden, y su pendiente estará relacionada con la constante de velocidad k de la reacción.
R= La ecuación de Arrhenius es _k=A_* 𝒆
−𝑬𝒂
𝑹𝑻
∴ k= Constante de la velocidad de reacción
A= Factor de frecuencia
Ea= Energía de activación
R= Constante universal de los gases
T= Temperatura absoluta
C
C
O
O
O
O
OH
R= Mayor temperatura menor energía de activación e inversa.
R= “La intensidad de un haz de luz monocromática, que incide perpendicular sobre una
muestra, decrece exponencialmente con la concentración de la muestra”
A= Absorbancia de la muestra
K= Constante que depende de la longitud de onda de la sustancia que se analiza u del
espesor de la celda usada
C= Concentración de la muestra
La Ley de Beer afirma que la cantidad de luz absorbida por un cuerpo depende de la
concentración en la solución. La aplicación principal es determinar la cantidad de
concentración en una solución de algún compuesto.
función de la absorbancia. Tome en cuenta las condiciones del experimento y que el orden de
reacción es uno con respecto a la fenolftaleína.
v= k*[OH
-
𝛼
- 2
𝛽
-
𝛼
v=k*[F
- 2
𝛽
− 2
− 2
− 2
− 2
− 2
− 2
𝑡
𝑓
𝑡
𝑖
𝐶
𝑓
𝐶
0
ln([𝐹
− 2
𝑓
− 2
0
𝑓
𝑖
− 2
𝑓
− 2
0
𝑓
[[𝐹
− 2
] 𝑓
]
[[𝐹
− 2
]
0
]
𝒇
−𝟐
f
−𝟐
I
−𝒌𝒕
𝒇
de la línea recta: Explique el significado físico de la pendiente y de la ordenada al origen.
R= La pendiente se refiere a el efecto de la temperatura en la tasa de rapidez de la reacción
química. Y b el factor de frecuencia
−𝟐
f
−𝟐
I
−𝒌𝒕
𝒇
−𝟐
−𝟐
y= mx + b
el tratamiento que se les dará a estos.
R= Fenolftaleína: ESTABILIDAD Y REACTIVIDAD Estable bajo condiciones normales.
Incompatibilidades o materiales a evitar: Agua, Aire, Otras: Agentes oxidantes fuertes,
álcalis. La solución alcohólica indicadora al 1% no es recomendable para usar con amoniaco.
Diagrama de flujo
