Estudio espectrofotométrico de la cinética de una reacción

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Práctica 11

Estudio espectrofotométrico de la

cinética de una reacción

Laboratorio de Química Bioorgánica

Carrera:

Carrera: Químico Bacteriólogo ParasitólogoQuímico Bacteriólogo Parasitólogo

Grupo:

Grupo: 2QM12QM1 Sección: BSección: B

Instituto Pol

itécnico

Nacional

Escuela Nacional de Ciencias

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Objetivos

•

• ApAplliiccaarr llaa espectrofotometríaespectrofotometría parapara

d

deetteerrmmiinnaarr llaa cciinnééttiiccaa ddee uunnaa rreeaacccciióónn q

quuíímmiiccaa yy eell eeffeeccttoo qquuee ttiieennee llaa co

concncenentrtracacióiónn sosobbrere eeststa.a.

•

• EEssttuuddiiaarr llaa rreeaacccciióónn qquuee ooccuurrrree eennttrree eell

verde

(4)

Antecedentes

La

La cinéticacinética químicaquímica,, eessttuuddiiaa llaa vveelloocciiddaadd ddee rreeaacccciióónn bbaajjoo coconnddiicciioonneess vvaarriiaabblleess (t

(temempeperaratuturara ,c,cononcecentntraraciciónón,, prpresesióiónn etetc.c.))

Para

Para lala practicapractica....

SSee oobbsseerrvvaarráá eell ccaammbbiioo ddee llaa ccoonncceennttrraacciióónn d

dee rreeaaccttiivvooss oo ddee pprroodduuccttooss aa ddiiffeerreenntteess tiempos.

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Espectrofotometría

• Es una de las técnicas experimentales más

utilizadas para la detección específica de moléculas.

• Se caracteriza por su precisión, sensibilidad

y su aplicabilidad a moléculas de distinta naturaleza y estado de agregación.

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Antecedentes

• Espectro electromagnético

Distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas.

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Espectro electromagnético

• Longitud de onda. Distancia entre dos

crestas (o valles)

• Se representa como l y sus unidades son

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Espectro

• Se llama espectro a la descomposición de

la luz en sus componentes.

• Al estudiarlo podemos deducir la longitud

más adecuada para las determinaciones fotocolorimétricas.

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Antecedentes

• Espectrofotómetro

Son equipos que permiten medir la absorbancia .

Espectroscopia de absorción. Es la medición de la cantidad de luz que absorbe un compuesto como función de la longitud de onda de dicha luz.

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Aplicaciones

1. Identificar compuestos por su espectro de absorción.

2. Conocer la concentración de un compuesto en una disolución.

3. Determinar la glucosa en sangre en un laboratorio de análisis químico.

4. Seguir el curso de reacciones químicas y enzimáticas.

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Espectro

_–

UV visible

Es la medida de la longitud de onda e intensidad de la luz ultravioleta cercana. Generalmente se aplica a las moléculas, iones o complejos

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Espectro –UV visible

• Es esencialmente un gráfico de la absorbancia contra

la longitud de onda en una gama de las regiones ultravioletas y visibles

• La concentración en la solución puede ser determinada

midiendo la Absorbancia en cierta longitud de onda y

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Absorbancia

• Es la cantidad de luz que es absorbida por la

muestra.

• La intensidad de absorción cambia con la

concentración de colorante

• Es adimensional, y una vez obtenida se puede

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Concentración

• Generalmente se obtiene por interpolación de la

absorbancia en gráficas de Absorbancia vs. Concentración o curvas de calibración.

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Curva de valoración

• Este gráfico presenta ondulaciones con

máximos y mínimos.

• Para verificar el cumplimiento de la ley de Beer,

se debe realizar la curva de calibración;

absorbancia (A) en función de concentración (c)

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Curva de valoración

• Si es válida la ley de Beer, para esa

sustancia a esas concentraciones, la relación debe ser una recta, que pase por el origen de los ejes cartesianos

• A menudo se observan desviaciones

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Ley de Beer- Lambert- Bouger

• Descubierta por Pierre Bouguer, Johann

Heinrich Lambert y August Beer. En forma independiente.

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Ley de Beer

_–

Lambert - Bouger

Establece:

La absorbancia de una muestra a determinada

longitud de onda depende de la cantidad de

especie absorbente con la que se encuentra la luz al pasar por la muestra.

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Disminución de la cantidad de luz

3 Factores responsables de disminuir la cantidad de luz.

1. Concentración de la muestra.

2. La distancia que tiene que viaja a través de la muestra (trayecto óptico).

3. Probabilidad de que el fotón de cierta longitud de onda sea absorbido por el material (coeficiente de absorción o de extinción molar del material).

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Transmitancia

Cantidad de luz entrante y la cantidad saliente una vez llevada a cabo la absorción.

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Ley de Bouger Lambert-Beer

• La absorbancia de la muestra a una l se

rige por la ley de Lambert-Beer

• Donde:

▫ e es la absortividad molar o coeficiente de extinción molar y

es la medida de la intensidad de la absorción de la luz a una longitud de onda

Ir: Energia Radiante Incidete

Im: Energia energia que sale de la muestra

cl I A r          m I log

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Absorbancia

α: coeficiente de absorción

l: longitud atravesada en el medio c: concentración de la muestra

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TEORIA DE LAS COLISIONES

• Para que se produzca una reacción química tienen que

haber choques entre las moléculas reaccionantes.

• Según la teoría cinética, el numero de choques es

proporcional a la concentración de cada uno de los

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Reacción general

N+ CH₃ CH₃ N C H₃ C H₃ N CH₃ CH₃ N C H₃ C H₃ OH Na+ O H

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-Mecanismo de reacción

N+ CH₃ CH₃ N C H₃ C H₃ N CH₃ CH₃ N C H₃ C H₃ OH O H

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-Reactivos

• Verde Acido Brillante/ Verde Lisamina

Prohibido en los países nórdicos, Canadá, Estados Unidos y Japón. Su eventual toxicidad no es suficientemente

conocida, aunque en cultivos con bacterias alteró el material genético.

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Parte Experimental

10 ml de verde brillante + 50 ml de agua

+

10 ml de NaOH + 50 ml de agua Mezcla 1 + 2

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*Mediciones a 625 nm *Intervalos de 3-4 min *Obtener 8 lecturas

Repetir estudio cinético:

•10mL de colorante + 50mL de agua

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Cálculos

Velocidad de Reacción

La condición por inundación significa que la concentración de unos de los reactivos es notablemente predominante; es decir que la concentración del NaOH es mayor que del colorante por lo que esta se toma

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Donde:

Incógnitas:

N=? m:? K=?

Orden de reacción = N + m

Sabiendo que la concentración del NaOH será constante por lo tanto:

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Integrando la ecuación pasada y suponiendo que

N=1

Donde:

[colorante]0 = Concentración del colorante inicial

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Sustituyendo las ecuaciones anteriores ..

y = b - mx

(33)

Para obtener el valor de Ki ..

(34)

Para obtener el valor de m ..