guia de cinetica y catalisis111

7/23/2019 Guia de Cinetica y Catalisis111

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UNFV GUIA. DE LABORATORIO DE CINTICA Y CATALISISFCCNM Profesor responsable !"o. An#r$s C%&'e( A)ala

UNIVERSIDAD NACIONAL

FEDERICOVILLARREAL Profesionales

Formando Profesionales

FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMTICAS

ESCUELA DE QUMICA

GUA DE LABORATORIODE CINTICA Y CATLISIS

Profesor respons!"e# An$r%s C&'(e) A*"

A+os,o -./0


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SEGURIDAD DE LABORATORIO QUMICO

Trabajar en un laboratorio qumico donde lgicamente se manipula equipos elctricos yelectrnicos, materiales de vidrio, reactivos qumicos, implica estar preparado paracontrarrestar los problemas que pueden ocasionar principalmente los reactivos qumicos,cuando ellos pueden ser de diverso carcter y que pueden generar problemas de salud.

Es prioritario minimizar estos problemas contando con equipos de manipulacin de gases,disponer de envases seguros, indumentaria apropiada y dispositivos protectores de laspersonas. La utilidad del curso reside, en que previo diagnstico, preparar un reglamentode seguridad en el laboratorio donde se prevea los problemas que se puedan presentar ylgicamente trabajar en orma segura, donde no se comprometa a la persona, ni a la propiedad.

!inalmente debemos estar preparados para que nuestro centro de trabajo, el laboratorioqumico, est en condiciones de cumplir con los requisitos, para lograr un grado decertiicacin de calidad en el servicio.

En un laboratorio qumico, donde "ay manipulacin de sustancias qumicas de diversondole, el personal que trabaja en este ambiente est e#puesto a productos qumicos quepueden ser reactivos, inlamables, que aecten a la salud, sustancias radiactivos, etc.

$n aspecto importante para quienes trabajan permanentemente con sustancias qumicases conocer sus propiedades sicas y qumicas de los materiales. Los rascos de reactivos,normalmente tienen inormacin que "ay que interpretar para tomar algunas decisiones,cuando ocurre alg%n accidente en el ambiente de laboratorio.

Las denominados r1es+os 2R3 * "os 4onse5os $e pr6$en41 &'( que iguran en losrascos de reactivos "ay que temarios en cuenta, con lo cual nos estamos asegurandonuestra integridad sica, nuestra salud. )ncluso la inormacin sobre to#icologa, ss decir,la aectacin por alg%n tipo de riesgo de into#icacin u otros que puede ocasionar losreactivos qumicos, nos servir para tomar las decisiones del caso.

/7 M,er1"es pe"1+rosos

Los materiales peligrosos son aquellas sustancias que en cualquier estado sico,orma o cantidad, al salir de su contenedor, genera o desprende "umos, gases, vapores,polvos o ibras de naturaleza peligrosa &e#plosiva, inlamable, t#ica, inecciosa,

radiactiva, corrosiva o irritante(, que puede poner en peligro la salud, el medio ambiente olas propiedades.

/7/ R1es+os $e "os 8,er1"es pe"1+rosos

Los riesgos se dividen en * grupos seg%n sus eectos+iesgos a la salud iesgos de incendios. iesgos dereactividad

/7- R1es+os pr " s"6$ $e "os 8,er1"es pe"1+rosos

Todo material peligrosos puede ingresar al cuerpo "umano de tres ormas+-a respiratoria & por in"alacin(-a digestiva & por ingestin (


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-a cutnea & por adsorcin (Los eectos que pueden causar en el organismo son +Efe4,os no41(os $e +6$os# aectan a la salud inmediatamente &alergias, quemaduras,irritaciones, mareo,etc.(

Cr9n14os# daos graduales luego de "aber sido e#puesto a niveles bajos del materialpeligroso durante un periodo de tiempo prolongado &cncer, mutaciones, etc.(

/7: Efe4,os no41(os $e "os 8,er1"es pe"1+rosos pr " s"6$7

Asf1;1n,e# simple &/0, 10213(, qumicos &24, /a2/, 10'(.Corros1(os# cidos y bases.Irr1,n,es#piel &sales, solventes(5 respiratorio &'40, /40, 12)(Sens1!1"1)n,es#piel &/1*, 1g, /i(5 respiratorio &'40, isocianatos(Cr41n9+enos# asbesto, 66T, 2)32, 2loroormo, 2d, 2r73, 8b, 829.M6,9+eno# reproductivas5 "emoilia, mongolismo5 corporales+ cncer5 benceno, 1040,o#ido de etileno, radiacin ionizante, "idracina,

Ter,9+enos# 1g orgnico5 gases anestsicos, talidomida.T9;14os#:s, 2/, dio#ina, aldrin, parat"ion, plomo tetraetilo, 2)32.T9;14os s1s,e8',14os# sangre &24, 2/(5 pulmn &'i, asbesto( 5 rion &plomo, uranio (5neurot#icos &1g, 2'0(5 "gado &2)32, nitrosaminas(

/7< Nor8 =.< $e" NFPA

Es un sistema de normas de la identiicacin de diversos riesgos de los materiales,mediante el smbolo de un rombo. En cual est dividido en cuatro cuadrantes o secciones,cada uno con un cdigo de colores que se indican.

Los colores representan+

El )6"# iesgos para la saludEl ro5o# iesgos de inlamabilidadEl 8r1""o# iesgos de reactividadEl !"n4o# inormacin especialLos n%meros que pueden estar en los rombos azules, rojos o amarillos indican el nivel ogrado de peligrosidad del producto qumico, en escala de ; a 3.

/70 R1es+os $e "os pro$64,os >6?814os#

NIVEL GRADO


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El '41$o s6"fr14o 4on4en,r$o en cuanto al riesgo de salud es e#tremadamentepeligroso, pues corroe los tejidos del cuerpo. En cuanto al riesgo de inlamabilidad, noarde &se le considera un valor cero(, en cuanto a la reactividad de 0, signiica laposibilidad de cambio qumico violento. $na cuestin adicional, respeto a la 1nfor8419n

espe41" es que si "ay derrame de cido no debe emplearse agua para neutralizarlo,pues "ay una liberacin tremenda de calor y puede ocasionar salpicaduras peligrosas.

Pr'4,14 /#

Efe4,o $e " 4on4en,r419n so!re " (e"o41$$ $ere4419n

OB@ETIVO

En esta prctica se estudiar de orma cualitativa, la inluencia de las

concentraciones.

FUNDAMENTO TERICO

La 2intica @umica estudia dos aspectos de una reaccin qumica+ lavelocidad de la reaccin que mide la variacin de la concentracin de reactivos yproductos con el tiempo, y el mecanismo de la reaccin para pasar de reactivos aproductos.

En esta prctica vamos a tratar el primer aspecto reerido a la velocidad. Lavelocidad de una reaccin se e#presa en trminos de la concentracin de uno delos reactivos o productos que intervienen en la reaccin. La velocidad se deinecomo la disminucin de la concentracin de un reactivo con el tiempo o elaumento de la concentracin de un producto con el tiempo y siempre se deinecomo una magnitud positiva y con unidades de concentracin dividido por tiempo. Las reacciones qumicas pueden tener lugar de orma ms o menos rpida, esdecir, la variacin del n%mero de moles de sustancias reaccionantes que setransorman por unidad de tiempo puede ser mayor o menor. La velocidad dereaccin de una reaccin qumica depende, principalmente, de+

A La naturaleza de las sustancias que reaccionanA La concentracin de dic"as sustancias


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A La temperaturaA La accin de catalizadores

:nlogamente un aumento en la concentracin de las especies reaccionantesaumentar el n%mero de c"oques entre ellas por unidad de tiempo y, por tanto,

aumentar la velocidad de la reaccin.La ley de velocidad de la reaccin de deine como la e#presin de la velocidad

de reaccin en uncin de la concentracin de cada una de las sustancias queinluyen en ella &reactivos y productos(.Esta ley se debe determinar e#perimentalmente y no tiene por qu coincidir con larelacin de la ecuacin estequiomtrica de la reaccin.

Esta ley se e#presa "abitualmente por medio de una ecuacin en la queaparece una constante, denominada constante de velocidad &B(, multiplicada porla concentracin de algunas especies elevadas a un

e#ponente, llamado orden. La constante de velocidad depende de latemperatura, de la presin y de la naturaleza de los reactivos y productos.

:s, para la reaccin+ a: C b9 D productos, la velocidad media de la reaccindirecta puede darse como

v AFG:HIaFt v AFG9HIbFt,

y la velocidad instantnea ser+

v A dG:HIadt JdG9HIbdt B G:H mG9H n

La velocidad de desaparicin de cualquiera de los reactivos esproporcional a las concentraciones de ambos, por tanto la velocidad serm#ima al comenzar la reaccin e ir disminuyendo conorme vayandesapareciendo molculas de los reactivos. :simismo, al aumentar laconcentracin, de uno o ambos reactivos, aumenta la velocidad de la reaccin.

B es la constante de proporcionalidad y recibe el nombre de constante develocidad o velocidad especica de esta reaccin. El valor de B es tanto mayor

cuanto ms alta sea la temperatura.

Los e#ponentes m y n se denominan orden de la reaccin respecto a losreactivos : y 9, respectivamente. :s una reaccin dada puede ser de orden cero,primer orden, segundo orden, etc. respecto a cada uno de los reactivos queintervienen en ella. 'e denomina orden total de la reaccin a la suma de lose#ponentes de las concentraciones, seg%n aparecen en la ecuacin de velocidadde la reaccin &en el ejemplo anterior sera mCn(.

En cualquier estudio cintico se determina la concentracin de alguna de lasespecies que intervienen en la reaccin en un determinado momento a una

temperatura ija. 'e determina la cantidad de reactivo que queda o de productoque se orma cuando "a transcurrido cierto tiempo.


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2onociendo las cantidades iniciales de reactivos se calcula la variacin de laconcentracin con el tiempo.

Re4o8en$41ones

El alumno debe presentarse al laboratorio puntualmente y "abiendo ledopreviamente la prctica correspondiente de la gua de laboratorio proporcionada porel proesor. :dems tomar en cuenta las siguientes simbologas+

PROCEDIMIENTO EPERIMENTAL

M,er1"es Re4,1(os

-asos de precipitados 9isulato sdico-idrio de reloj :gua destilada-arilla agitadora :lmidn soluble


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A'e mantiene la ebullicin unos 3A min y se deja enriar. 'e agregan los gramosde bisulito correspondientes para obtener una disolucin ;,;=< y se aade aguadestilada "asta obtener 0; mL. : continuacin se preparan 0; mL de unadisolucin ;,;0 < de yodato potsico.

A'e colocan en una gradilla tubos de ensayo numerados. En el primero sedepositan mL de disolucin de yodato potsico, en el segundo 3 mL, en eltercero *mL, en el cuarto 0 mL y en el quinto = mL. : cada uno de los tubos deensayo se le agrega agua destilada "asta que todos los tubos tengan mL,agitando para que la disolucin sea "omognea. El volumen en cada tubo es elmismo pero no la concentracin.

El esquema de la prctica a realizar es el siguiente+


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'e agregan mL de disolucin bisulito sdicoAalmidn sobre el tubo rotulado =.'e tapa y agita uertemente, dejndolo a continuacin en la gradilla y anotndoseel tiempo transcurrido desde que ambas disoluciones se ponen en contacto "astaque aparece el color azul, lo cual deber ocurrir simultneamente en toda ladisolucin. 'i el color no es uniorme se debe a que no se "a agitadocorrectamente.

La operacin anterior se repite con cada uno de los tubos, anotando en cada caso

el tiempo transcurrido y completando la tabla de resultados que aparece acontinuacin. 8osteriormente, se representarn los resultados obtenidosgricamente para determinar el orden de la reaccin.


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'i la reaccin se corresponde a una 41n%,14 $e pr18er or$en, la ecuacinque debe cumplir es+

M la representacin de Ln GN)4*H rente al tiempo debe ser una lnea recta, comose observa en la igura.

'i la reaccin se 'i la reaccin se corresponde a una 41n%,14 $e se+6n$oor$en, la ecuacin que debe cumplir es+

y la representacin de rente al tiempo debe ser una lnea recta, como

se observa en la igura+


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C6es,1onr1o7

=. :justar la reaccin que tiene lugar mediante el mtodo de inAelectrn0. E#plicar la ecuacin de velocidad de la reaccin.*. 2alcular la constante de velocidad.

Pr'4,14 -#

Efe4,o $e " ,e8per,6r so!re " (e"o41$$ $e Re4419n

OB@ETIVOS

:nalizar el eecto de la temperatura sobre la velocidad de reaccin.

6eterminar parmetros termodinmicos de activacin.

FUNDAMENTO TERICO

La velocidad de casi todas las reacciones qumicas aumenta, en general, con

la temperatura &se duplica o triplica por cada =; O2 de aumento(. $na de las

ecuaciones ms utilizadas para representar la variacin de la constante de

velocidad con la temperatura es la ecuacin emprica de :rr"enius+

donde : es el actor de recuencia y Ea la energa de activacin. Tomando

logaritmos en la ecuacin &=(+


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que aplicada a dos temperaturas &T= y T0(, y dividiendo ambas ecuaciones

queda+

ecuacin vlida suponiendo que : y Ea son constantes en el intervalo de

temperaturas estudiado. :s pues se puede determinar la energa de

activacin a partir de la relacin entre las constantes de velocidad a dos

temperaturas.

En esta e#periencia vamos a determinar la relacin entre las constantes de

velocidad y, por tanto, el valor de la energa de activacin, mediante+

a( la determinacin del tiempo parcial de reaccin5

b( las ecuaciones integradas de velocidad

PROCEDIMIENTO EPERIMENTAL

M,er1"es Re4,1(os

= 3*0 g


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Pro4e$181en,o

En un matraz Erlenmeyer de =0 ml. agregar ; ml. de la solucin de I .7.


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donde B es la constante de velocidad de la reaccin catalizada y v la velocidad de

la reaccin, esto es+

integrando la ecuacin dierencial resultante de igualar las e#presiones G*H y G3Hentre los lmites G:c


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6e acuerdo con GPH, representando lnG&-SJ -;(I& -SJ -,(H rente a t se obtendruna recta de la que es posible deducir si la reaccin de "idrlisis del acetato demetilo en medio cido es o no de primer orden y, en su caso, calcular laconstante de velocidad.

:7 PROCEDIMIENTO EPERIMENTALM,er1" * re4,1(os

A 2ronmetroA TermmetroA = 9ureta de ; mL con soporte.A =


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07 RESULTADOSA 2alcular -S terico suponiendo una completa transormacin del acetato demetilo en cido actico.

A epresentar estos %ltimos rente a t y determnese el orden de la reaccin y

calcular la constante de velocidad.

H7 CUESTIONARIO=. 4btener la ecuacin GH por integracin de G*H y G3H y despejar G:c ;.;3< para ; ml ;.3;Qg N) ;.;3< para ; ml ;.*30;g

/a0'0;* ;.;;=P< para 0 litros ;.>3*>g

La sal que se utilizar es el /a2l, 8..33 gImol

En soluciones de las siguientes concentraciones+

8ara =;; ml. ;.;=< ;.;>3g

;.;< ;.0W00g

;.=< ;.>33g

;.0< =.=Q>>g

;.*< =.P*0g;.3< 0.**PQg


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Ecuacin+

8ara electrolitos monovalentes )


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Pr'4,14 0#

Efe4,o $e" 4,"1)$or en " (e"o41$$ $e re4419n

FUNDAMENTOS

2iertas sustancias, llamadas catalizadores, cambian la velocidad de reaccin. 'u sola

presencia modiica la energa de activacin, traducindose en una variacin del n%mero

de c"oques eicaces entre las partculas reaccionantes.

En la velocidad de una reaccin qumica inluyen varios actores5 entre ellos, los ms

importantes son la concentracin de los reactivos, la presencia de catalizadores y la

temperatura de la reaccin.

:unque todos los actores mencionados pueden aectar las reacciones qumicas

simultneamente, puede plantearse la e#periencia de orma que se mantengan

constantes todos los actores e#cepto uno en cada ensayo.

8ara observar estos eectos utilizaremos una reaccin cuyo inal es cilmente

determinable. La reaccin que utilizaremos es+

a( )4*J C *1'4*J AAAAAAAX )J C *'430J C *1C

El 1'4*J puede obtenerse de la disolucin acuosa de disulito sdico seg%n la reaccin+

'040J C 104 AAAAAX 01'4*J


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El )A que se va produciendo, reaccionar con el )4*A dando )0, pero aun as queda

1'4*A5 este yodo molecular, reaccionar otra vez dando )A.

b( )0 C 1'4*J AAAAAAX 0 )J C '430J C *1C

Tan solo cuando se "aya consumido todo el 1'4*J &inal de la reaccin( podr

reaccionar el yoduro con el yodato+

c( )4*J C )J AAAAAAX C Q1C *)0 C *104

Todos los ensayos se van a realizar con e#ceso de ion yodato, para que una vez

consumido el ion "idrgeno sulito presente en la disolucin, el yodato sobrante o#ide al

ion yoduro producido.

La ormacin de yodo en presencia de almidn, se detecta inmediatamente por la

presencia de color azul en la disolucin, signiicando adems que "an terminado las

reacciones a( y b( y se inicia la reaccin c(.

MATERIALES Y REACTIVOS

A -asos de precipitados =;; y ; ml

A 8ipetas 0, =; y ml

A -arillas de vidrio

A Termmetro de ; a =;;O2

A


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de nitrato de cobre &))( ;,;0 -AAAAX )0C 0'43-

la ecuacin de velocidad reerida al yodo libre, )0, tendr la orma+

d# N G'04>A0H G ) H 0

dt

d# N&a A # (&b A 0#(0

dt

dnde+# cantidad de yodo libre que aparece en la reaccin.


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a concentracin inicial de persulato potsico.

b concentracin inicial de yoduro potsico.

&aA#( concentracin de persulato potsico en un momento dado.

&bA0#( concentracin de yoduro potsico en un momento dado.

'i la concentracin de yoduro potsico se encuentra en e#ceso con respecto al

persulato potsico, se puede considerar que durante todo el proceso su

concentracin permanece constante y la reaccin se comportar como si uera de

primer orden, reducindose la ecuacin a la orma+

d# NY&aA# (dt

donde NZ N&bA0#(0. 'i integramos esta ecuacin, nos queda+

NZt ln&a A #( C 2si imponemos la condicin de que para t;, #;, se obtiene+

NYt ln a&aA#(

ln&a A #( lna A NZt

El procedimiento que se sigue para la determinacin de NZ consiste en mezclar

cantidades conocidas de yoduro potsico &muy en e#ceso( y persulato potsico,

analizando muestras de la mezcla tomadas a ciertos intervalos de tiempo. 'e

determina la cantidad de yodo libre que se "a producido en el medio de reaccin, de

esta orma se obtiene el valor de # en la ecuacin &=( que corresponde al yodo

ormado o al persulato equivalente consumido en la reaccin.

La cantidad de yodo libre ormado a un tiempo ininito, debido a que el yoduro se

encuentra muy en e#ceso, corresponde a la cantidad inicial de persulato potsico, en

el tiempo cero del comienzo de la reaccin.

8ara conocer dic"a cantidad inicial de persulato &a( se mezclan disoluciones de

persulato potsico y de yoduro potsico en concentraciones idnticas a las de la

e#periencia anterior y se deja evolucionar el sistema "asta alcanzar el equilibrio. En

este punto, la cantidad de yodo libre permanecer constante en el medio de reaccin,

y sta equivaldr a la cantidad total de persulato transormado &a(5 en otras palabras,

todo el persulato presente en un principio se "abr transormado para o#idar a esta

cantidad de yodo. En este punto podremos decir que la reaccin "a inalizado. La

reaccin debe considerarse prcticamente irreversible debido al e#ceso de yoduro

aadido.


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8odremos alcanzar el punto de equilibrio, bien dejando el sistema que reaccione

durante el tiempo suiciente &tiempo ininito en teora(, bien orzando la velocidad de la

reaccin por aumento en la temperatura. 8ara ello, podemos calentar la mezcla de las

disoluciones de yoduro potsico y persulato potsico "asta Q;O2 en un erlenmeyer

con el tapn puesto, con el in de evitar prdidas de yodo. En este caso, antes de

tomar una muestra de esta mezcla para "acer su anlisis, debemos dejar que sta

alcance la temperatura ambiente, puesto que es a esta temperatura a la que se est

estudiando la cintica del sistema en cuestin, y las velocidades de reaccin varan

considerablemente con la temperatura.

2onocido el valor de [a\, a un tiempo inicial y los dierentes valores de # a diversos

tiempos, se puede determinar la dierencia aA# que corresponde a las dierentes

concentraciones de persulato potsico que como reactivo va quedando en la

disolucin. epresentando gricamente log &aA#( rente al tiempo &seg(, se obtiene

una recta, cuya pendiente proporciona el valor de NZ.

:7 PROCEDIMIENTO EPERIMENTAL

M,er1"

= 9ureta de ; ml

0 Erlenmeyers de 0; ml, con boca esmerilada y tapn de plstico.

0 Erlenmeyers de 0; ml

=


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cido 2lor"drico * ] &d=.=>(

Pro4e$181en,o

So"6419n $e Yo$6ro Po,'s14o+ 8esar Q.Q g de N) y disolverlos en un vaso de =;; ml

con una pequea cantidad de agua destilada, pasndolo una vez disuelto a un matraz

aorado de =;; ml, lavando bien el vaso y enrasando posteriormente con agua

destilada.

So"6419n $e Pers6"f,o Po,'s14o# En un vaso de precipitado se vierten ; ml de

agua destilada y se aade N0'04>"asta que la disolucin quede saturada. 'e toman

0; ml de la disolucin as preparada con la pipeta de =; ml, y se vierten en un matraz

aorado de =;; ml aadiendo agua "asta el enrase.

'olucin de Tiosulato 'dico ;.;= /+ 8esar 0.3>0 g de /a0'04*, disolverlo en un vaso

de =;; ml con una pequea cantidad de agua destilada, pasar la disolucin as

obtenida a un matraz de =;; ml y aadir agua destilada "asta su enrase,

obtenindose as una disolucin de Tiosulato 'dico ;.= /. : partir de la disolucin

anterior, se prepara la disolucin ;.;= /, solamente en el momento de usarla, ya que a

este grado de dilucin el tiosulato sdico no es estable. 8ara "acer esta disolucin, se

toman ; ml de la disolucin ;.= / con una pipeta, se pasan a un matraz aorado de

;; ml y se aade agua destilada "asta el enrase.

D1so"6419n $e 41$o C"or&?$r14o pro;18$8en,e .7/ N+ 'e toma = ml de solucin

de 12l concentrado &d=.=>( y se lleva a =;; ml con agua destilada.

'e mezcla en un matraz Erlenmeyer de boca esmerilada de 0; ml, ; ml de la

disolucin de persulato potsico con otros ; ml de la disolucin de yoduro potsico.

'e vierte la solucin de yoduro potsico sobre la de persulato potsico &nunca a la

inversa, ya que la que est en e#ceso es la de yoduro(. 'e tapa el Erlenmeyer con un

tapn, se agita y se deja en reposo "asta el inal de la prctica, momento en que se

"ar la valoracin de esta muestra, que llamaremos


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plido, la cual pasar a un tono azul caracterstico(, y unas Q gotas de la disolucin de

cido clor"drico ;.= / &con objeto de que la reaccin se veriique en medio cido(.

Las muestras anteriores se tomarn a los *, >, =, 0;, *;, 3;, ; y Q; minutos de

comenzar la reaccin. )nmediatamente despus de diluir la muestra, procdase a su

valoracin con la disolucin de tiosulato sdico ;.;= /, para determinar el yodo libre.

)0C 0'04*- AAAAAAX 0) C '34Q-

El in de la valoracin se alcanza cuando se produce la total decoloracin de la

disolucin que se valora. El volumen de tiosulato gastado se anota en el cuadro de

toma de datos.

$na vez que se "ayan realizado estos anlisis, y "abiendo transcurrido

apro#imadamente 0 "oras desde que se "izo la mezcla que dio la


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regresin la constante NY

Pr'4,14 =#

Es,6$1o $e " re4419n $e 1n(ers19n $e " s4ros

4,"1)$ por '41$os 8e$1n,e 8e$1$s po"r18%,r14s7

In,ro$64419n

El objetivo de esta prctica es la determinacin de la constante de velocidad del proceso+

'acarosa C 104 C 1J D glucosa C ructosa C 1J &=(

La ecuacin cintica es del tipo+

&0(

donde v es la velocidad por unidad de volumen de la reaccin, B la constante de

velocidad, n el orden parcial de la reaccin respecto al agua y a el orden parcial de la

reaccin respecto de los iones 1J.

6urante la reaccin la concentracin de agua permanece prcticamente constante, ya

que es muc"o mayor que la concentracin de sacarosa empleada normalmente. 8ortanto, la velocidad de reaccin por unidad de volumen se puede considerar

independiente de la concentracin de agua.

8or su parte, los iones "idrgeno act%an como catalizador, lo que signiica que su

concentracin no cambia con el tiempo. 8or consiguiente, a una temperatura y una

concentracin de iones 1Jdadas, la velocidad de reaccin por unidad de volumen slo

depende de la concentracin de sacarosa+


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&*(

siendo+

&3(

La reaccin es, por tanto, de pseudoprimer orden desde el punto de vista e#perimental.

'i

representamos por c la concentracin de sacarosa, la ecuacin &*( puede escribirse+

&(que integrada entre el instante inicial, t ;, y un tiempo t cualquiera conduce a+

&Q(

donde representamos por 2;la concentracin inicial de sacarosa y por 2;A# la

concentracin presente cuando "a transcurrido un tiempo t.

Es,6$1o $e " re4419n

:provec"ando que los "idratos de carbono que intervienen en la reaccin son

pticamente activos, el seguimiento de la reaccin lo realizaremos a travs del ngulo de

rotacin ptica, ^, deinido como el ngulo que se desva el plano de polarizacin de la

luz polarizada linealmente cuando sta atraviesa la muestra. Trabajando en disolucin,

para una sustancia depende de+

A La naturaleza de la sustancia.A La concentracin de la disolucin.

A La longitud de la trayectoria de la radiacin a travs de la disolucin.

A La longitud de onda de la radiacin empleada.

A La temperatura.

8ara poder comparar la actividad ptica de diversas sustancias "ay que ijar las dems

variables anteriores, para lo cual se deine la rotacin especica de una sustancia, que

es la desviacin surida por el plano de polarizacin de la luz polarizada linealmente

cuando atraviesa = dm de longitud de una disolucin que contiene = gIcm* de esa

sustancia a una temperatura dada y para un tipo de radiacin determinado. :s, por


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ejemplo representa la rotacin especica de una sustancia a 0;R2 y utilizando

como uente luminosa la lnea 6 del sodio. :s pues+

&P(

donde c es la concentracin de la sustancia en molIdm*, < la masa molar en gImol y l la

longitud de muestra atravesada por la luz en dm.

6ado que las rotaciones especicas de las sustancias que intervienen en la reaccin son+

y teniendo en cuenta que la propiedad es aditiva, al llevar a cabo la reaccin ser positivo

al principio debido a la presencia mayoritaria de sacarosa, disolucin de#trgira, pero

seg%n transcurre la reaccin ir disminuyendo y acabar siendo negativo, disolucin

levgira, debido al progresivo aumento de la concentracin de ructosa, uertemente

levgira.

$tilizando la ecuacin &P(, podemos reescribir la ecuacin &Q( en uncin de los ngulos

de rotacin ptica &ver :pndice( obteniendo+

&>(

La ecuacin de una recta de pendiente BZ, donde ^.es el ngulo de rotacin ptica en el

instante inicial &t ;(, ^,es el ngulo de rotacin ptica en un instante t y ^Kes el ngulo

de rotacin ptica a tiempo ininito, es decir, cuando la reaccin "a terminado. :s pues,el clculo de BZ requiere conocer ^., ^Ky diversos valores de ^,para poder representar la

recta dada por la ecuacin &>(.

Des4r1p419n $e "os po"r?8e,ros

Los ngulos de rotacin ptica se miden con un polarmetro, cuyo esquema consta de+


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F1+6r /7 Esquema de un polarmetro

A$na uente luminosa, "abitualmente una lmpara de vapor de sodio que proporciona luz

de dos longitudes de onda muy pr#imas entre s, >W,; y >W,Q nm, de un

caracterstico color amarillo. Es la llamada lnea 6 del sodio. Esta luz no est

polarizada.

A$n prisma de /icol ijo llamado polarizador, que transorma la luz normal en luzpolarizada.

A$na cmara para colocar un tubo con la muestra.

A$n prisma de /icol mvil, el analizador, cuyo giro permite ^ de la muestra.

A$n ocular a travs del cual se ve un crculo dividido en dos o tres partes, seg%n el

aparato usado y, en algunos casos, la escala de medida del ngulo.

A$na escala graduada o una pantalla digital sobre la que se lee el ngulo.

Le4,6r en " es4" +r$6$El polarmetro _eiss posee una escala que se ve a travs del ocular, por debajo del

crculo de ajuste, mientras que el _uzi posee dos escalas idnticas, una a cada lado del

e#terior del ocular. Este diseo permite leer indistintamente con uno u otro ojo sin

levantarlo del ocular tras el ajuste. La escala de lectura consta realmente de dos escalas,

una ija que va de ; a =; y una mvil que se desplaza con el giro del analizador.


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: continuacin se describen los distintos polarmetros usados en la prctica junto con las

instrucciones para su manejo.


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Mne5o $e "os po"r?8e,ros

'i el polarizador y el analizador estn alineados, cuando una muestra no es pticamente

activa, el rayo de luz polarizada procedente del polarizador la atraviesa sin modiicar su

plano de vibracin, y sale por el analizador. El crculo que aparece en el campo visual

presenta una luminosidad no muy brillante y uniorme en todas sus partes &!ig.*a9 y

*b9(, y el ngulo de rotacin ptica que aparece en la escala o en la pantalla debe ser

;R.


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F1+6r :7 2ampo visual+ &a( polarmetro de tres zonas5 &b( polarmetro de dos zonas.

'in embargo, cuando la muestra es pticamente activa, el plano de polarizacin de la luz

se modiica al atravesarla, y al llegar al analizador se encuentra vibrando en un plano

distinto al de la alineacin inicial. El crculo que aparece en el campo visual no es

uniorme, sino que presenta una&s( zona&s( de brillo y otra&s( de sombra &!ig. *a:, *a2,

*b:, *b2(. 2ul sea la zona de brillo y cul la de sombra depende de que el plano se

"aya desviado "acia la derec"a &ngulo positivo, sustancia de#trgira, !ig. *a: y *b:( o

"acia la izquierda &ngulo negativo, sustancia levgira, !ig. *a2, *b2(. 8ara tomar la

medida del ngulo de rotacin ptica "ay que "acer girar el analizador "asta alinearlo

con el nuevo plano de vibracin de la luz que le llega. :l ir girando el analizador en el

sentido correcto, las partes del crculo van igualando su luminosidad, "asta quedar

iguales y con una luminosidad intermedia, momento en que el analizador est alineado

con el plano de vibracin de la luz que recibe &!ig. *a9 y *b9(. 2omo inicialmente el

analizador estaba alineado con el polarizador, el ngulo que "emos tenido que girar el

analizador es el mismo ngulo que "a girado el plano de vibracin de la luz polarizada al

atravesar la muestra, es decir, el ngulo de rotacin ptica de la muestra &!ig. =(. El

citado ngulo se lee sobre la escala graduada o la pantalla digital.

'i se gira el analizador un ngulo mayor del necesario, se observa un intercambio de las

zonas de luz y sombra+ por ejemplo, de la situacin de las iguras *a: o *b: se pasa a

las de las iguras *a2 o *b2. En tal caso, "ay que retroceder "asta conseguir el ajuste.

En realidad, esta es la orma ms iable de realizar las medidas+ girar primero el

analizador y localizar la zona donde se produce el intercambio de campos de luz y

sombra y continuar girando el analizador alternativamente "acia la derec"a y "acia la

izquierda del punto de intercambio, reduciendo cada vez ms la amplitud del giro, "asta

localizar el punto e#acto en el que se produce el intercambio, en el cual las partes del

crculo son iguales.

1ay que tener muc"o cuidado con no salirse demasiado de la zona de la medida, ya que

en ese caso las partes del crculo se ven iguales, pero muy brillantes. :dems, girando el

analizador "acia la derec"a o "acia la izquierda de este punto no "ay cambio apreciableen la luminosidad.


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Este no es el punto de medida del ngulo. En el punto correcto la luminosidad de los

campos es dbil, y adems, girando un poco el analizador se aprecia claramente cambio

en la luminosidad.

Tubos de observacin para la muestra y su manipulacin

Las muestras lquidas se introducen en tubos especiales de vidrio que se colocan sobre

la bandeja que "ay en el interior de la cmara del polarmetro, entre el polarizador y el

analizador. Los tubos tienen longitudes estndar5 las ms recuentes son ;, =;; y 0;;

mm.

Los tubos se desmontan, se lavan las piezas por separado con agua y agua destilada y

se vuelven a montar. Es necesario llenar el tubo sin que queden burbujas en su interior,

ya que stas interieren el "az de luz polarizada y alteran el proceso de medida.

8ara proceder al llenado se desenrosca el anillo de seguridad de uno de los e#tremos y

se retira la ventana de vidrio, construida con un material que no aecta a la polarizacin

de la luz. 'e coloca el tubo en posicin vertical y se llena totalmente, "asta que un

menisco de lquido sobresalga por encima de la boca del tubo. Entonces, se apoya el

borde de la ventana sobre el borde de la boca del tubo y se desliza lateralmente sobre la

boca del tubo. 6e esta orma el tubo queda cerrado y sin burbujas en su interior. :

continuacin, se vuelve a colocar la junta de goma y el anillo de seguridad, y se seca

cuidadosamente el e#terior del tubo.

'i, a pesar de todo, "a quedado una pequea burbuja, se "ace oscilar el tubo en

"orizontal para conseguir que la burbuja vaya a parar al abultamiento que tiene el tubo.

Pro4e$181en,o e;per18en,"

La realizacin de la prctica requiere la preparacin de dos disoluciones+

A=;; ml de disolucin que contenga 0; g de sacarosa.

A=;; ml de disolucin de 12l 3


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'e preparar en un Erlenmeyer limpio y seco una disolucin con 0 cm* de la disolucin

de sacarosa y 0 cm* de agua destilada. 'e agita para conseguir una buena mezcla, se

"omogeneiza el tubo del polarmetro, previamente limpio, con la disolucin, se llena, se

introduce el tubo en el polarmetro y se realiza la medida tal como se "a indicado.

Me$1$ $e" 'n+6"o $e ro,419n 9p,14 en f6n419n $e" ,1e8po ,

8repararemos la mezcla de reaccin con 0 cm* de la disolucin de sacarosa y 0 cm*

de la disolucin de 12l, al tiempo que ponemos el reloj en marc"a cuando se "a aadido

la mitad de la segunda disolucin. 'e agita uertemente para obtener una mezcla

"omognea. El tubo del polarmetro, previamente lavado, se "omogeneiza y se llena con

esta mezcla, "acindose una primera lectura del ngulo de rotacin lo antes posible. :

partir de este momento se siguen realizando lecturas con la siguiente pauta+

A Lecturas cada 0 minutos "asta el minuto =0.

A Lecturas cada * minutos "asta el minuto *;.

A Lecturas cada minutos "asta el Q;.

A Lecturas cada =; minutos "asta que la lectura permanezca constante durante *;

minutos.

1ay que anotar el tiempo e#acto en el que se realiza la medida, ya que al estar la

reaccin en marc"a dos medidas consecutivas no conducirn al mismo valor. El

polarmetro debe permanecer encendido durante todo el tiempo que dure la prctica,

pero el tubo se mantendr uera cuando no se estn realizando medidas, para evitar el

calentamiento de la disolucin, ya que se trata de una reaccin muy sensible a la

temperatura.

Me$1$ $e" 'n+6"o $e ro,419n 9p,14 ,1e8po 1nf1n1,o K

2orresponde al momento en que la reaccin "a terminado y toda la sacarosa se "a

desdoblado en glucosa y ructosa. 'u medida se realiza cuando el ngulo de rotacin

ptica permanece constante a lo largo del tiempo.

C'"46"os * res6",$osEn las prcticas de ordenador se "ar el tratamiento de los resultados e#perimentales,

calculando para cada medida

de modo que representando estos valores rente al tiempo debemos obtener una recta

&>(, lo que conirmar el pseudoorden = que se "a supuesto, y su pendiente nos

proporcionar B`.


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APNDICE -

Po"r18e,r?

L6) po"r1)$

La luz natural es una radiacin electromagntica ormada por un campo elctrico y un

campo magntico oscilantes, perpendiculares entre s y perpendiculares a la direccin de

propagacin de la onda.

F1+6r /A7 6iagrama de una onda electromagntica.

$na onda electromagntica cuyo campo elctrico &omitiremos el magntico por

simplicidad( oscila en un solo plano, por ejemplo el plano vertical en la igura =:, se dice

que est polarizada en un plano, polarizada linealmente o, simplemente, polarizada. El

origen de las ondas luminosas son las molculas o tomos de las uentes de luz, que

adquieren energa y luego la emiten en orma de radiacin electromagntica. Las ondas

procedentes de una molcula o tomo cualquiera estn polarizadas pero dado que una

uente luminosa natural contiene un n%mero enorme de tomos o molculas orientados al

azar, la luz emitida es una mezcla de ondas polarizadas en todas las direcciones del

espacio.

F1+6r -A7 6iagrama esquemtico de la luz ordinaria y la luz polarizada.

2uando todas las ondas de un rayo de luz vibran en el mismo plano, se dice que la luz

est polarizada en un plano, polarizada linealmente o, simplemente, polarizada.

E#isten varios mtodos que permiten obtener un rayo de luz polarizada a partir de un

rayo de luz natural. El utilizado "abitualmente en los polarmetros es el prisma de /icol.

8risma de /icol

E#isten sustancias cristalinas transparentes que, siendo "omogneas, son anistropas5


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es decir, la velocidad de una onda luminosa que se propaga en ellas no es la misma en

todas las direcciones. Los cristales que poseen esta propiedad se llaman birreringentes.

2uando un rayo de luz entra en uno de estos cristales se divide en dos rayos, cada uno

de los cuales est polarizado perpendicularmente respecto al otro. En consecuencia, si

podemos separar ambos rayos, puede utilizarse un cristal birreringente para obtener luz

polarizada a partir de luz natural. Este es el principio del uncionamiento del prisma de

nicol.

El prisma de /icol se prepara a partir de un cristal de calcita 2a24*. 'e tallan las caras

e#ternas con un ngulo obtuso de Q>; y, seguidamente, se corta el cristal a lo largo de la

diagonal y se pega de nuevo con blsamo del 2anad. El ndice de reraccin del

blsamo del 2anad tiene un valor tal que uno de los dos rayos se releja totalmente,

mientras que el otro se transmite.

F1+6r :A7 &a( 2ristal natural de calcita. &b( 8risma de /icol.

:ctividad ptica

2uando un rayo de luz polarizada linealmente atraviesa cierto tipo de cristales, lquidos o

disoluciones, se encuentra que la luz emergente tambin est polarizada linealmente,

pero vibra en un plano dierente al inicial, es decir, el plano de polarizacin de la luz "a

girado un determinado ngulo, llamado ngulo de rotacin ptica, ^. : este enmeno se

le llama rotacin del plano de polarizacin, y las sustancias que presentan tal eecto sedenominan pticamente activas.

2uando el giro del plano de polarizacin es "acia la derec"a mirando a lo largo del "az

de luz en el sentido del avance, las sustancias se llaman de#trgiras, y los

correspondientes valores de ^ se consideran positivos. 'i el giro es "acia la izquierda se

denominan levgiras, y los valores de ^ son negativos.

La actividad ptica puede deberse a la estructura molecular de la sustancia, como ocurre

con muc"os compuestos orgnicos naturales, en cuyo caso se mantiene cuando sta se

unde o se disuelve. Tambin puede constituir una propiedad del cristal en su conjunto,

con lo que desaparece con la usin o disolucin.


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O!,en419n $e " e46419n 41n%,14 en f6n419n $e "os 'n+6"os $e ro,419n 9p,147

El ngulo de rotacin ptica que presenta la mezcla de reaccin en cada momento es la

suma de las contribuciones de la sacarosa, glucosa y ructosa, ya que las tres especies

son pticamente activas y la actividad ptica es una propiedad aditiva+

^ ^s C ^g C ^ &:=(

2ada contribucin se puede poner en uncin de la concentracin de la correspondiente

especie utilizando la ecuacin &P( del guin+

'eg%n esto, procederemos a escribir las concentraciones de cada especie para tiempo

cero, para cualquier tiempo intermedio t y para tiempo S, junto con el ngulo de rotacin

optica de la muestra obtenido como suma de las contribuciones de las especies

presentes &ecuacin es :l y :0, :*, :3(+

$tilizando las ecuaciones :, :Q y :P obtenemos+

de donde+

y por tanto, la ecuacin cintica+

puede escribirse como+

Pr'4,14 #


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A$sor419n $e '41$o o;'"14o so!re 4r!9n 4,1($o

/7 OB@ETIVO#

4btener una isoterma de adsorcin utilizando la ecuacin de Langmuir y determinar el

rea especica del adsorbente.

-7 INTRODUCCIN7

La adsorcin es un enmeno isicoqumico de gran importancia, debido a sus

aplicaciones m%ltiples en la industria qumica y en el laboratorio. En particular, resulta

undamental en procesos qumicos que son acelerados por la presencia de

catalizadores cuyo estado de agregacin es distinto al de los reactivos. Este tipo de

catlisis "eterognea se utiliza en procesos como la pirlisis del petrleo, el proceso

1aber para la sntesis de amoniaco &catalizador de !e(, la abricacin de cidosul%rico &con -04( y ntrico &con 8tI"(, la "idrogenacin cataltica de aceites y

grasas &con 8tI8d(, y muc"os ms. 4tro ejemplo lo encontramos en los convertidores

catalticos de los automviles, donde los contaminantes se adsorben sobre

catalizadores de 8tI8d. )ncluso a nivel biolgico, el primer paso en el proceso de

catlisis enzimtica es la adsorcin del sustrato sobre la supericie de la enzima que

se encuentra en suspensin coloidal &:tBins, =WW=5 Kreenood, =W>35 'nyder, =WW5

est, =WQ(.

En cromatograa de lquidos y gases la adsorcin se utiliza para separar loscomponentes de una mezcla. Esta separacin se basa en los dierentes grados de

interaccin de cada compuesto con el adsorbente. El mismo principio est detrs del

uncionamiento de iltros de uso domstico e industrial, desde el e#tractor de la cocina

"asta las mascarillas antigases &2"ristian, =WW35 Klasstone, =WQ>(. La adsorcin de

gases sobre carbn de madera ue observada por primera vez por 2. . 'c"eele

&qumico sueco, descubridor del cloro( en =PP*, aunque los primeros estudios

sistemticos ueron realizados por T. de 'aussure en =>=3. La adsorcin de

sustancias en disolucin se conoce por lo menos desde =P>, por los trabajos de T.

Loitz &Klasstone, =WQ>(.

6urante la adsorcin de un gas o de un soluto en disolucin, sus partculas se

acumulan sobre la supericie de otro material. La sustancia que se adsorbe se

denomina adsorbato y el material sobre el que lo "ace es el adsorbente &el proceso

inverso a la adsorcin se conoce como desorcin(. La adsorcin se distingue de la

absorcin en que esta %ltima implica la acumulacin de la sustancia absorbida en todo

el volumen del absorbente, no solamente en su supericie.

En general se identiican dos tipos bsicos de adsorcin+ la adsorcin sica, o


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isiadsorcin y la adsorcin qumica, o quimiadsorcin. La dierencia entre ellas radica

en el tipo de interacciones entre el adsorbente y el adsorbato. En la adsorcin sica

las interacciones predominantes son de tipo van der aals, mientras que en la

adsorcin qumica las interacciones semejan enlaces qumicos. Esto da lugar a

entalpas de adsorcin muy dierentes+ alrededor de A0; B?Imol para la isiadsorcin y

cerca de A0;; B?Imol para la quimiadsorcin &:tBins, =WW=(.

La ormacin de enlaces durante la adsorcin qumica "ace que el proceso sea ms

selectivo, es decir, que dependa marcadamente de la naturaleza de las sustancias

involucradas. El "elio, por ejemplo, no se adsorbe qumicamente sobre una supericie

ya que no orma enlaces ni compuestos. Es com%n que la interaccin qumica entre el

adsorbente y el adsorbato produzca cambios en la estructura de los compuestos

involucrados. Esto puede modiicar su reactividad y de ello depende la capacidad

cataltica del adsorbente.

La cantidad de material adsorbido en un sistema depende de la temperatura y la

presin o la concentracin del adsorbato. 'i la temperatura se mantiene constante

durante el e#perimento, el grado de adsorcin puede estudiarse como uncin de la

presin o la concentracin y generar as lo que se conoce como la isoterma de

adsorcin.

2uando el proceso dominante es la isiadsorcin, las caractersticas cualitativas de las

isotermas de adsorcin de diversos materiales son muy similares. 6e "ec"o, los

resultados de la adsorcin de solutos diversos se ajustan bastante bien, en un

intervalo restringido de concentraciones &m(, a los que predice la siguiente ecuacin

emprica, propuesta en =W;W por !reundlic"+

&=(

donde / es la cantidad de sustancia adsorbida por gramo de adsorbente y 2=y 20son

constantes e#perimentales sin ning%n signiicado sico &20es siempre mayor que =, y

usualmente se encuentra entre 0 y 3( &Klasstone, =WQ>(. En =W=Q, Langmuir desarrollun modelo simple para tratar de predecir el grado de adsorcin de un gas sobre una

supericie como uncin de la presin del luido. En este modelo se supone que+

=( el adsorbato orma una capa monomolecular sobre la supericie5

0( todos los sitios de la supericie son equivalentes5

*( no "ay interaccin entre las partculas adsorbidas y

3( las molculas adsorbidas no tienen movimiento sobre la supericie


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En el modelo de Langmuir se propone el siguiente esquema dinmico para

representar la adsorcin+

&0(

donde : simboliza al adsorbato gaseoso, ' al adsorbente slido, y :' al complejo

adsorbenteAadsorbato. Los procesos de adsorcin y desorcin estn caracterizados por

el valor de las constantes de rapidez Ba y Bd, respectivamente. 'i se deine la variable

como la raccin de la supericie cubierta, o grado de recubrimiento & siempre est entre

; y =(, y se asume que la rapidez de adsorcin &dIdt(a es proporcional a la presin del

gas y a la raccin descubierta de la supericie, se tiene+

&*(

6urante la desorcin, la rapidez del proceso &dIdt(d debe ser entonces proporcional al

grado de recubrimiento de la supericie+

&3(

En el equilibrio dinmico la rapidez de ambos procesos se iguala &dIdt(a &dIdt(d,

de donde resulta que+

&(

y la constante N BaIBd determina el estado de equilibrio a una presin dada. Esta

relacin da lugar a la conocida isoterma de Langmuir, que tiende a ajustarse a los datos

e#perimentales mejor que la isoterma de !reundlic".

2omo la adsorcin es un proceso e#otrmico, el incremento de temperatura avorece la

desorcin del adsorbato y disminuye si se mantiene la presin constante. En algunossistemas la isiadsorcin es el proceso dominante a bajas temperaturas, mientras la


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adsorcin qumica se maniiesta a altas temperaturas. Tal es el caso de la adsorcin de

"idrgeno sobre nquel &Klasstone, =WQ>(.

'i consideramos la interaccin de un adsorbato en ase lquida con un adsorbente

&slido( y que /ma# es la cantidad m#ima de adsorbato que se puede adsorber en un

gramo de adsorbente, el grado de recubrimiento resulta ser /I/ma#. En estas

condiciones, la isoterma de Langmuir &ec. ( puede rescribirse de la siguiente orma+

&Q(

o como+

&P(

donde 2 es la concentracin de equilibrio &concentracin remanente del adsorbato en la

ase lquida despus de llevarse a cabo el proceso de adsorcin( y /, como ya se

mencion, es la cantidad de sustancia adsorbida por gramo de adsorbente, la cual se

calcula a partir de la siguiente ecuacin+

&>(donde - es el volumen de la disolucin del adsorbato en contacto con el adsorbente, 2;

la concentracin inicial de la disolucin del adsorbato, y mc la masa de adsorbente en

contacto con la disolucin del adsorbato.

'i el proceso de adsorcin sigue el comportamiento descrito por la isoterma de Langmuir

&ec. P(, la grica del cociente 2I/ como uncin 2 debe dar una lnea recta de pendiente

=I/ma#y ordenada al origen =IN/ma#.

'i se conoce el rea que ocupa cada molcula de adsorbato sobre la supericie del

adsorbente, es posible calcular el rea especica &:( del adsorbente &el rea especicaes el rea supericial total de un gramo de adsorbente( a travs de la ecuacin+

&W(

donde /;es el n%mero de :vogadro y el rea que ocupa cada molcula de adsorbato

sobre la supericie del adsorbente. 8ara sta prctica se sugiere asumir un rea 0.= =;A=Wm0&0= :R-( por cada molcula adsorbida de cido actico &'"oemaBer,


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=WP0(. 8ara el caso del carbn activado empleado como adsorbente, su rea especica

se encuentra dentro del intervalo usual para adsorbentes constituidos por partculas

pequeas y porosas, entre =; y =;;; m0Ig &'"oemaBer, =WP0(.

MTODO EPERIMENTAL7

El enmeno de adsorcin puede estudiarse con relativa acilidad en el laboratorio. 8ara

ello se "an desarrollado mtodos diversos entre los que se encuentran los mtodos de

lujo, la desorcin s%bita &o fflas"``(, la gravimetra y los mtodos con trazadores

radiactivos &:tBins, =WW=(.

$na de las tcnicas ms sencillas para analizar el grado de adsorcin de un material

sobre un adsorbente consiste en trabajar con disoluciones del adsorbato a dierentes

concentraciones. El problema se reduce entonces a comparar la concentracin del soluto

antes &2;( y despus de llegar al equilibrio con el adsorbente &2(. Estas concentraciones

se pueden determinar de varias maneras+ las ms comunes son la titulacin y la

espectrootometra &8otgeiter, =WW=5 '"oemaBer, =WP0(. El mtodo permite trabajar con

adsorbentes distintos como carbn activado, gel de slice, al%mina, zeolitas, y tambin el

uso de diversos disolventes. 8ara ilustrar los principios en que se basa, la parte

e#perimental describe el procedimiento para el caso particular de la adsorcin de cido

actico en disolucin acuosa sobre carbn activado, empleando como mtodo analtico la

titulacin cidoAbase.

MATERIAL Y SUSTANCIAS

0 buretas de 0 ml

* embudos

=* matraces Erlenmeyer de 0; ml

0 matraces aorados de ; y 0;; ml

0 pipetas graduadas de y =; ml

0 vasos de precipitados de ; y =;; ml

0 probetas de ; y =;; ml

Q tapones de "ule orrados con aluminio8apel iltro

2arbn activado

=; ml de cido o#lico ;.0


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b( Enumere los cinco matraces con carbn activado &=, 0, *, 3 y ( y enumere otros cinco

matraces sin carbn activado &=a, 0a, *a, 3a y a(.

c( : partir de la disolucin de cido o#lico ;.0 < prepare las disoluciones que se indican

en la tabla siguiente+


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9)9L)4K:!:

:tBins, 8.., !isicoqumica, *a edicin, :ddisonAesley )beroamericana, E$:, =WW=.

2"ristian, K.6., :nalytical 2"emistry, a edicin, ?o"n iley and 'ons, E$:, =WW3.

Klasstone, '., Tratado de @umica !sica, sptima edicin, Ediciones :guilar, .

Kreenood, /./., Earns"a, :., 2"emistry o t"e Elements, 8ergamon 8ress,

2ambridge, =W>3.

8otgeiter, ?.1., ff:dsorption o G3H *3WA*; &=WW=(.

'"oemaBer, 6.!., E#periments in 8"ysical 2"emistry,

guia de cinetica y catalisis111

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