Cinética de oxidación de etanol por cr(vi) (página 2)

E. Conclusiones

           
Como primera conclusión, creemos que el método
utilizado para el análisis de la cinética de la
reacción es eficaz ya que hemos podido determinar el orden
de la reacción utilizando dicho método.

           
Algo importante que hemos notado, a partir del análisis de
los resultados obtenidos para la vida media de la
reacción, es que si bien la mayoría de las
reacciones entre iones son muy rápidas, esta es una de las
excepciones, ya que no sólo la vida media no toma un valor
muy chico sino que además la velocidad de reacción
es relativamente fácil de medir.

           
Como segunda observación, verificamos mediante el
análisis de los gráficos de absorbancia en
función del tiempo, que la velocidad instantánea de
una reacción disminuye con el tiempo, es decir, en
términos del gráfico, que  la variación
de absorbancia (y por ende concentración) para una
reacción se hace mas pequeña a medida que se toman
iguales intervalos para mayor tiempo transcurrido.

           
Para explicar los valores obtenidos para k" (cabe aclarar que
esta k" no es en realidad la misma que la de la ley de velocidad
planteada ya que se ha tenido en cuenta la absorbancia para su
cálculo y no la concentración), dividiremos a las
experiencias en dos grupos: la 1 y 2 por un lado (grupo 1) y la 3
y 4 por otro (grupo 2). Como se muestra en la tabla de
resultados, los valores de k" para el segundo grupo son mayores
que  los del primero y la vida media es menor. Esto se debe
a que en las reacciones del segundo grupo, el número de
moléculas de etanol es el doble que en las reacciones del
primer grupo. Cuanto mayor sea el número de
moléculas de los reactivos, más fácilmente
podrán colisionar y cuanto mayor sea el número de
colisiones por unidad de tiempo, más probable será
la realización de un choque eficaz que dé lugar
formación de productos. Dentro del primer grupo, la
disminución de k" y el aumento de la vida media puede
explicarse también en función de la cantidad de
moléculas: si bien en la segunda

experiencia se agrega un ml. de ácido sulfúrico,
el número de moléculas de
K2Cr2O7 disminuye a la mitad.
Esta importante disminución de Cr(VI) hace que sea
"difícil" para

las moléculas de etanol y H2SO4
encontrar moléculas de
K2Cr2O7 con  las cuales
reaccionar y que halla por ende una menor cantidad de choques
efectivos. Además, al disminuir a la mitad la
concentración de K2Cr2O7
dejando constante la de etanol, por ser una reacción de
pseudo orden 1, es lógico que la velocidad disminuya a la
mitad también. Por último, en el segundo grupo,
observamos que la tendencia es la opuesta a la explicada para el
primer grupo: al disminuir a la mitad la concentración de
K2Cr2O7, disminuyó la
vida media de la reacción y aumentó la constante de
velocidad. Más a modo de hipótesis que de
conclusión (ya que nos sorprendió un poco ese
resultado), creemos que esto se puede explicar de la siguiente
manera: si bien disminuye la concentración del ión
cromato ácido, debiendo traer como consecuencia un aumento
de la vida media, al haber aumentado la concentración de
etanol en este grupo, el exceso de ácido sulfúrico
es menos significativo que en el caso anteriormente explicado, es
decir que las moléculas que tienen la posibilidad de
chocar con el K2Cr2O7 son menos
que en la experiencia 2. De este modo, al haber más
moléculas de etanol y ácido sulfúrico
reaccionando, la posibilidad de que choquen una molécula
de H2SO4 y una de
K2Cr2O es mayor. Comparando de otra manera
las experiencias, la uno con la tres y la dos con la cuatro,
observamos que al duplicarse la concentración de etanol
dejando fija la del dicromato potásico, la vida media se
redujo aproximadamente a la mitad, evidenciándose el orden
1 de la reacción respecto al etanol.

F.
Bibliografía

• Chang, R; "Química", Mc Graw-Hill Interamericana
  Editores, S.A. de C.V., Colombia, 2002.

Apéndice:

Concentraciones iniciales
(C˚)  

Dado que es una cuenta que venimos realizando desde que
comenzó el curso y además el procedimiento se
repite para el cálculo de todas las concentraciones,
incluiremos en este apéndice sólo el formato de la
cuenta (ejemplificando con un caso).

Cálculo de la concentración inicial de
K2Cr2O7 para la experiencia
1:

1000 ml scá 0,002 moles
K2Cr2O7

2 ml sc       á 4 .
10-6 moles
K2Cr2O7

11 ml sc     á 4 . 10-6
moles K2Cr2O7

1000 ml scá 3,636 . 10-4 moles
K2Cr2O7

Constante
k":

-αk"= m (pendiente de la recta)

k" =  m / -α

α = 4

Experiencia 1:

k" = -0,1745 1/s / -4

k" = 0,0436 1/s

Experiencia 2:

k" = -0,1144 1/s / -4

k" = 0,0286 1/s

Experiencia 3:

k" = -0,2949 1/s  / -4

k" = 0,0737 1/s

Experiencia 4:

k" = -0,3374 1/s / -4

k" = 0,08435 1/s

Orden respecto a [Etanol]:

k"2 = k [Etanol]2 β
[H+]γ  

k"4 = k [Etanol]4
β [H+]γ
 

k"2 = [Etanol]1β

k"4    [Etanol]3
β

ln (k"2/k"4) / ln ([Etanol]2/ [Etanol]4) =
β

ln (0,0286 1/s / 0,0844 1/s) / ln (0,0364
M/ 0,0727 M) = β

β = 1,56

k"1 = k [Etanol]1 β
[H+]γ  

k"3 = k [Etanol]3
β [H+]γ
 

k"1 = [Etanol]1β

k"3    [Etanol]3
β

ln (k"1/k"3) / ln ([Etanol]1/ [Etanol]3) =
β

ln (0,0436 1/s / 0,0737 1/s) / ln (0,0364
M/ 0,0727 M) = β

β = 0,76

Vida Media (t1/2):

Experiencia 1:

t1/2 = ln (2) / α . k"

t1/2 = ln (2) / 4 . 0,0436 1/s

t1/2 = 3,97 s

Experiencia 2:

t1/2 = ln (2) / α . k"

t1/2 = ln (2) / 4 . 0,0286 1/s

t1/2 = 6,06 s

Experiencia 3:

t1/2 = ln (2) / α . k"

t1/2 = ln (2) / 4 . 0,0737 1/s

t1/2 = 2,35 s

Experiencia 4:

t1/2 = ln (2) / α . k"

t1/2 = ln (2) / 4 . 0,0844 1/s

t1/2 = 2,05 s

Gráficos:

Primera experiencia:

           
De estos tres gráficos, el que mejor aproxima a una recta
es el de orden 1. Más allá de basarnos en nuestro
criterio personal, en el sentido de la observación de las
curvas graficadas, hay un parámetro que nos permite saber
con exactitud cuál de estos gráficos se asemeja
más al de una función lineal: R2; cuanto
más cercano es este valor a el número 1, más
cerca está la función de ser lineal.

Segunda experiencia:

           
De estos tres gráficos, el que mejor aproxima a una recta
es el de orden 2. Sin embargo, sabemos que el orden de la
reacción debe ser el mismo en las cuatro experiencias ya
que este no cambia con las concentraciones. Es por ello que a la
hora de calcular k" utilizaremos el gráfico para orden
1.

Tercera experiencia:

           
De estos tres gráficos, el que mejor aproxima a una recta
es el de orden 1.

Cuarta experiencia:

           
De estos tres gráficos, el que mejor aproxima a una recta
es el de orden 1.

Autor:

Agustín Binora