Pre-reporte Práctica No. 8 Cinética de la reacción de azul de metileno ácido ascórbico

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Universidad de San Carlos de Guatemala Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería

Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Química Escuela de Ingeniería Química Área de Fisicoquímica Área de Fisicoquímica Laboratorio de Fisicoquímica2 Laboratorio de Fisicoquímica2 Sección “A” Sección “A”

Ing. William Fagiani Ing. William Fagiani

“Pre

--

reporte Práctica No. 8”reporte Práctica No. 8” Laboratorio de Fisicoquímica 2 Laboratorio de Fisicoquímica 2 Grupo No. 4 Grupo No. 4 Nombre Carné Nombre Carné

Clara Sofía Motta Rodríguez

Clara Sofía Motta Rodríguez 2011-145092011-14509 Gilberto Antonio Mazariegos Mejía

Gilberto Antonio Mazariegos Mejía 2009-153502009-15350 Carlos Guillermo López Barillas

Carlos Guillermo López Barillas 2009-152112009-15211 Silvia Noemí Hernández Tecún

Silvia Noemí Hernández Tecún 2010-106002010-10600 Cristian Obeldo Méndez Dardón

Cristian Obeldo Méndez Dardón 2010-208262010-20826 Guatemala Primer Semestre 2014

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Justificación

Para el análisis de la cinética de la reacción del ácido ascórbico con el azul de metileno, el método de espectrofotometría permite obtener los datos necesarios para la deducción, análisis y cálculo de las variables para ilustrar las reacciones.

Se preparará una solución de azul de metileno con la que se trabajaran las disoluciones de ácido ascórbico a diferentes concentraciones y medir su transmitancia en el espectrofotómetro.

Las soluciones con sus respectivas concentraciones iniciales de ácido ascórbico se trabajarán en una gráfica que luego de linealizar encontraran las concentraciones finales para determinar su velocidad media inicial de reacción.

    

Las velocidades iniciales de reacción se determinarán con el cambio de las concentraciones con respecto al tiempo.

_  (C  C) 

El orden de la reacción se define como el cambio del logaritmo natural con respecto el logaritmo natural de la concentración de las soluciones de ácido ascórbico.

 ()  (C)  

Por definición de la linealización ecuación de Arhenius del logaritmo natural de la constante K en función de la temperatura inversa en Kelvin nos resulta en la Energía de activación de la reacción de ácido ascórbico en la solución de Azul de Metilo.

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Objetivos

General

Por medio del análisis espectrofotométricos observar y analizar las velocidades iniciales de reacción en función de las concentraciones iniciales de ácido ascórbico en las soluciones para determinar el orden global de la reacción de ácido ascórbico; observar y analizar el comportamiento del orden parcial del ácido ascórbico con respecto a la temperatura; seguidamente con la ayuda de las concentraciones de la muestra determinar la ley de velocidad de la reacción de azul de metileno para determinar y analizar el comportamiento de la constante de la reacción con respecto a la temperatura y por ultimo determinar e interpretar la energía de activación de la reacción de ácido ascórbico, trabajando a condiciones de 1 atmósfera de presión y 298.15 grados kelvin. Por último analizar e identificar las posibles fuentes de error en la práctica con la finalizar de interpretarlos y reducirlos.

Específicos

1. Observar y analizar las velocidades iniciales de reacción en función de las concentraciones iniciales de ácido ascórbico.

2. Determinar el orden global de la reacción de ácido ascórbico.

3. Observar el comportamiento del orden parcial del ácido ascórbico con respecto a la temperatura.

4. Determinar la ley de velocidad de la reacción de azul de metileno por medio de las concentraciones de la muestra.

5. Determinar y analizar el comportamiento de la constante de la reacción con respecto a la temperatura.

6. Determinar e interpretar la energía de activación del ácido ascórbico.

7. Analizar e identificar las fuentes de error en la práctica para reducir su efecto en la misma.

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Hipotesis

Hipótesis Conceptual

El método de análisis óptico (espectrofotometría) se puede utilizar para obtener distintos datos de concentración de la sustancia que se desea analizar, para una cinética de reacción las concentraciones son proporcionales a la absorbancia medida, el orden de la reacción está caracterizada por el comportamiento de la reacción durante los primeros instantes así como la variación de la concentración al transcurrir periodos de tiempo, esta es llevado a cabo desde el inicio por la energía de activación la cual es la energía necesaria para iniciar dicha reacción entre los componentes sé que estén llevando a cabo.

1. Se debe por observar las velocidades de reacción iniciales de los compuestos en los primeros instantes de la reacción en un t=0.

2. El orden global obtenido del ácido ascórbico desde ser aproximado a un valor teórico de 3.1

3. Los órdenes parciales del ácido ascórbico deben presentar una variación a media que la reacción se lleve a cabo en intervalos de temperatura definidos con un aumento aproximado entre el 6 y 8 %.

4. La ley de velocidad de los compuestos en una reacción está en función de sus concentración en un intervalo de tiempo así como el tipo de orden de la reacción, se debe poder determinar dicha ley con un serie de datos de concentración en función del tiempo para poder aplicar el método diferencial o el método de integral para el cálculo.

5. De acuerdo a la ecuación de energía de activación, la constante de reacción depende considerablemente de la temperatura en la que la reacción se lleve a cabo, por lo que se espera un cambio en la constante de reacción proporcional a la temperatura.

6. En cuanto al análisis de la energía de activación del ácido ascórbico su valor puede variar en función de la temperatura o el medio en que se lleve a cabo la reacción como lo sería un cambio de presión.

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Hipótesis Estadística

Los parámetros establecidos para la hipótesis nula en base al procedimiento experimental para mostrar el efecto de las variables manipulables con las variables de medición o las variables a determinar, suponiendo una significancia del 5%: el valor sebe ser aproximado a las medidas más pequeñas en base a los instrumentos de medición a utilizar dentro de la práctica.

Incertidumbre de confianza y varianzas esperadas por Hipótesisnula: H0 (Hipótesis Nula):    

H1 (Hipótesis Alterna):             

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9 Tabla I. Parámetros para establecer la incertidumbre de confianza. Instrumento de medición Variable manipulable Valor promedio esperado Error (Incerteza del instrumento) Número de repeticiones Balanza analítica Masa (Kg) 3.99g ±0.05g 3 Balón (500mL) Volumen (mL) 500mL ±0.08mL 3 Balón (250mL) Volumen (mL) 250mL ±0.12mL 3 Balón (100mL) Volumen (mL) 100mL ±0.16mL 3 Balón (50mL) Volumen (mL) 50mL ±0.01mL 3 Pipeta serológica (5mL) Volumen (mL) 5mL ±0.1mL 3 Cronometro Tiempo (s) 120s ±0.01s 3 Termómetro (200C°) Temperatura (C°) 24.8C° ±0.2C° 3

Fuente: Elaboración propia

Tabla II. Intervalos de confianza de los distintos instrumentos. Instrume nto Valor promedi o Varianza

esperada incertidumbreIntervalo de Intervalo deVarianza Balón (100mL) 100mL  99.84 ↔100.16  0.016↔2.35 Termómet ro (200C°) 24.8C°  24.6 ↔25  0.02↔3.15 Balón (250mL) 250mL  249.88 ↔250.12  0.013↔1.89 Pipeta serológica (5mL) 5mL  4.9 ↔5.1  0.01↔1.57 Balón (500mL) 500mL  499.92 ↔500.08  0.0087  ↔1.2629  Balanza analítica 3.99g  3.94 ↔4.09  0.005↔0.78 Balón (50mL) 50mL  49.99 ↔50.01  0.001↔0.157 Cronometr o 120s   119.99 ↔120.01  0.001↔0.15

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Diagrama de Metodología de Cálculo.

Inicio _  (C  C)  Determinación de Velocidad Inicial (Vo) Determinación de Concentración Final (Caf ). Cao A, Ca 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 0.5 1 1.5 L n ( V ) Ln(Ca)

Figura No. 2 Ln(v) Vs Ln(Ca)

Ln (V) Ln (Ca)

A

  Cα

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Fin A

Linealización de la Figura No. 2 Ln (V)=αLn(Ca)+LnK

Determinación de Orden y Constante Cinética de la Reacción

α k= B ₁  (E RT) Efecto de la Temperatura Ec. 3 Ref. 3 Linealización de la Figura No. 3 Ln (k1)=-(Ea/R)*(1/T) -(Ea/R)=m Ea=-m*R

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15 Tabla III. Variables y Unidades

Símbolo Significado Unidad

t Tiempo s

Cao Concentración Inicial mol/L

Caf Concentración Final mol/L

A Absorbencia

---V Velocidad de Reacción mol/L*s

Vo Velocidad Inicial de Reacción mol/L*s

α Orden de la Reacción

---K Constante Cinética

---K1

Constante Cinética Efecto de la

Temperatura

---Ea Energía de Activación J/mol

R Constante de los gases. KJ/Kmol*k

T Temperatura K

Q Constante pre-exponencial.

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PRE-REPORTE 3

DATOS DE LA PRÁCTICA

CÓDIGO: TEMA DE LA PRÁCTICA:

N MERO: _FECHA_:

ENTREGA (LFQ)

FECHA DE ENTREGA: SELLO: OBSERVACIONES:

HORA DE ENTREGA:

REVISIÓN (LFQ)

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA

FACULTAD DE INGENIERÍA ÁREA DE FISICOQUÍMICA

LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA: SECCIÓN:

CATEDRÁTICO

FECHA DE REVISIÓN: FIRMA: CALIFICACIÓN:

INSTRUCTOR

GRUPO # CARN NOMBRE

4

4.1 2011-14509 Clara Sofia Motta Rodriguez

4.2 2009-15350 Gilberto Antonio Mazariegos Mejía 4.3 2009-15211 Carlos Guillermo López

4.4 2010-10660 Silvia Noemí Hernández

4.5 2010-20826 Cristian ObeldoMendezDardón

A 2

7 3 14

“Cinética de reacción azul de metileno- ácido ascórbico “

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“Cinética de reacción: azul de metileno-ácido ascórbico”

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA

Laboratorio de Fisicoquímica Sección:

Fecha 6 03 14 Semana Práctica No.

Nombre de la práctica

HOJA DE CÁLCULO DE REACTIVOS

No.1 Cálcu lo del v olu men de ácid o s ulf úric o a u tili zar:

               

No.2 Cálcul o de los g ramo s de azul de metileno a utilizar:

_1_1_ 11   _1_1_ 



   11

No.3 Cálcul o d e los g ramo s d e azul d e metileno a utilizar:

_1_1_ 11   _1_1_ 



    11

Firma página de Sello

GRUPO # CARNÉ NOMBRE COORDINADOR

4

4.2 2009-15350 Gilberto Antonio Mazariegos Mejía

4.3 2009-15211 Carlos Guillermo López X

4.5 2010-20826 Cristian ObeldoMendezDardón

2 2 X

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Laboratorio de Fisicoquímica Sección:

Fecha 6 03 14 Semana Práctica No.

Nombre de la práctica

HOJA DE CÁLCULO DE REACTIVOS

Tabla IV. Transmitancia inicial de la solución de azul de metileno a diferentes temperaturas

Solución Transmitancia inicial Temperatura (°C)

Azul de metileno (5x10-4M)

25 37 52 Fuente: Elaboración propia

4

4.5 2010-20826 Cristian ObeldoMendezDardón X 2 1 A B _X N 8

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22

Tabla V. Transmitancia de la mezcla de azul de metileno con ácido ascórbico a 25°C

No. de mezcla T1 T2 T3 T (promedio) 1

2 3 4 5

Tabla VI. Transmitancia de la mezcla de azul de metileno con ácido ascórbico a 37°C

2 3 4 5

Tabla VII. Transmitancia de la mezcla de azul de metileno con ácido ascórbico a 52°C

2 3 4 5

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23 Tabla VIII. Incerteza de los instrumentos utilizados

Instrumento Incerteza

Tabla IX. Observaciones Cualitativas

No. Observaciones Cualitativas

1

2

3

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Laboratorio de Fisicoquímica Sección Fecha Nombre de la práctica Cristalería y Equipo Cantidad

Descripción Revisión 1 Revisión 2

Propuesta Real 2 Balón aforado (500mL) 1 Balón aforado (250mL) 1 Balón aforado (100mL) 1 Beacker (600mL) 1 Beacker (200mL) 1 Beacker (100mL) 8 Beacker (50mL) 5 Balón aforado (50mL) 3 Pipeta Serológica (5mL) 1 Cronometro 1 Termómetro (200C°) 1 Plancha 4 Vidrios de Reloj 1 Celda espectrofotométrica

4

4.5 2010-20826 Cristian ObeldoMendezDardón X 2 1 A B X N 7 3 14 Semana _Práctica _N

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Bibliografía

1. BROWN, Theodore L. “Química: La Ciencia Central”. Escalona y García, Héctor (Traductor), Escalona y García, Roberto (Traductor). Novena Edición. México: Pearson Education, 2004. Págs. 485-500.

2. LEVINE, Ira N. “Fisicoquímica” Gonzáles Ureña, Ángel (Traductor). Quinta Edición. España: McGraw-Hill, 2004. En Cap. 13 y 14

3. PERRY, Robert H. “Perry’s Chemical Engineers’ Handbook” Green, Don W. (Editor). Seventh Edition. United States Of America: McGraw-Hill, 1997. Chapter 4 Thermodynamics.

4. SMITH, J.M., VAN NESS H.C. “Introducción a la Termodinámica en Ingeniería Química”. Urbina Medal Edmundo G. (Traductor). Quinta Edición. México: McGraw-Hill, 1996.