PREINFORME
UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGA
CARRERA DE INGENIERIA QUMICA
PREINFORME
INVERSION DE LA SACAROSA
INTRODUCCIN.-La cintica qumica es el campo de la qumica que se
ocupa de la rapidez o velocidad de las reacciones, as como de los
mecanismos de las mismas. Es muy importante resaltar que la cintica
qumica es hoy por hoy un estudio puramente emprico y experimental,
pues a pesar de la gran cantidad de conocimientos sobre mecnica
cuntica aplicada a la qumica (qumica cuntica) que se conocen,
siguen siendo insuficientes para predecir ni siquiera por
aproximacin la velocidad de una reaccin qumica. Por lo que la
velocidad de cada reaccin se determina experimentalmente. El
anlisis qumico resulta lento, por lo que se recurre a recursos ms
rpidos como la polarimetra.Para hacer el estudio cintico de la
inversin de la sacarosa provocamos la hidrolisis de la misma
aadiendo un medio acido. Seguimos el proceso de la reaccin mediante
polarimetra ya que la sustancia de estudio presenta asimetra. De
esta manera podremos determinar la constante de velocidad, la
energa de activacin, el orden de reaccin, y podr proponerse un
mecanismo de reaccin.OBJETIVOS.-OBJETIVO GENERAL.-Determinar de
manera experimental la cintica de la inversin de la sacarosa en
medio acido mediante polarimetra.OBJETIVOS ESPECFICOS.- Plantear la
metodologa experimental ms apropiada para poder llevar a cabo la
experiencia, estableciendo las variables a ser medidas para lograr
los objetivos planteados para la misma. Mediante un adecuado manejo
del polarmetro y de los datos obtenidos, determinar la constante de
velocidad, la energa de activacin y el orden de reaccin de inversin
de la sacarosa. A partir de los datos obtenidos en la experiencia,
proponer un mecanismo de reaccin, que se adece de mejor manera a la
reaccin problema.
METODOLOGA.-MATERIALES Polarmetro 2 matraces Erlenmeyer de 250
mL Pipeta Gotero 1 Vaso de precipitadoREACTIVOS Sacarosa (20% w/w)
Agua destilada cido clorhdrico (4N)PROCEDIMIENTO.- Primero se debe
calibrar el polarmetro con el agua porque no es quiral se supone
que el plano de luz polarizada no debe rotar. Tener cuidado en que
en el interior del tubo con agua existan burbujas. Preparar una
solucin de sacarosa al 20% (w/w) y una solucin de cido clorhdrico
(HCI 4 N). Se procede a realizar la mezcla de la disolucin de
sacarosa con la solucin de cido clorhdrico en un matraz Erlenmeyer.
Para ello se introduce en el tubo polarimtrico (de aproximadamente
20mL) una alcuota de dicha mezcla. Se ha de tomar la precaucin de
que ninguna burbuja interfiera en el haz de luz y de que la mezcla
sea homognea. A continuacin se realiza la medida de (de la misma
manera) con respecto al tiempo de la mezcla de la disolucin de
sacarosa con la solucin 4 N de HCl. Se debe considerar que todos
los anteriores pasos se deben realizar a temperatura uniforme de 20
C, por lo que el procedimiento ideal sera que antes de comenzar se
colocaran las disoluciones y el tubo polimtrico en un bao
termostatizado con agitacin automtica.
Analisis de DatosEsta reaccin es prcticamente irreversible y por
su mecanismo pertenece a las reacciones biomoleculares. Por
consiguiente, su velocidad puede ser calculada por la ecuacin:
La cual sera una reaccin de segundo orden, ahora bien tomemos en
cuenta las siguientes consideraciones:l. La inversin se verifica en
solucin acuosa en donde la concentracin molar de agua es
considerablemente mayor que la concentracin molar de la sacarosa.2.
La disminucin del agua por cuenta de la reaccin es pequea en
comparacin con la cantidad total del agua en el sistema, y su
contenido puede tomarse como constante incluso en las soluciones
relativamente concentradas.Por lo cual la ecuacin (1) se transforma
en una expresin de primer orden respecto a la concentracin de la
sacarosa:
Cuya constante de velocidad puede ser calculada por la
ecuacin:
dnde:Co: concentracin inicial de la sacarosa.Cf: Concentracin de
sacarosa en un tiempo t, recuerde que Cfes igual a CoCf, de donde
Cf es igual a la concentracin de la sustancia que ha reaccionado
durante el periodo de tiempo transcurrido.t : es el tiempo que ha
transcurrido, desde el inicio de la reaccin, hasta el momento de la
medicin.La velocidad de reaccin, en ausencia de catalizador es
baja, por lo cual la presencia de iones hidrgeno en la solucin
puede acelerar la reaccin.
Partiendo de la siguiente reaccin
Se plantea la ecuacin de velocidad
Se hacen las siguientes consideraciones:
El HCl va a ser un catalizador especfico y por tanto no se
consumir en la reaccin. Se supone pseudo-orden 1.
Considerando estas circunstancias, llegamos a lo siguiente:
Si ahora se aplica el mtodo de Guggenheim, que relaciona la
rotacin ptica con la ecuacin cintica, llegamos a:
Esta es la ecuacin de una recta donde el logaritmo representa la
coordenada Y y el tiempo la coordenada X.
CLCULO DE LA ENERGA DE ACTIVACIN
En un estudio cintico es importante calcular la energa de
activacin para la reaccin de estudio as que, repitiendo el
experimento para una disolucin HCl a T2C, se obtiene un nuevo valor
de kobsque se puede relacionar a travs de la ecuacin de Arrehnius
con la kobsdeterminada a T1C y as calcular la Ea.Para dos
temperaturas diferentes la ecuacin de Arrhenius toma la siguiente
forma:
MEDICIN DE LA ROTACIN PTICA PARA DETERMINAR ALFA.
Realizamos una prueba en el polarmetro para familiarizarnos con
la lectura de la escala. Lavamos el tubo del polarmetro con la
solucin de sacarosa en medio cido, para ambientar el mismo.
Llenamos el tubo del polarmetro con la ayuda de un gotero (evitando
la formacin de burbujas de aire en el interior del mismo); secamos
y tapamos el tubo. Introducimos el tubo en el polarmetro. Tomamos
los datos de rotacin ptica por un periodo de 3 horas. Graficamos y
linealizamos los datos medidos en funcin del tiempo.
DETERMINACIN DE GAMA.
Se trabaj con soluciones de cido clorhdrico a diferentes
concentraciones (2N, 4N y 6N) Se hizo reaccionar con los 25 mL de
la solucin de sacarosa al 20 % en el matraz Erlenmeyer. Con la
ayuda de un gotero se introdujo la solucin reaccionante dentro del
tubo polarimtrico. Se realizaron las lecturas de la rotacin ptica
para registrar el avance de la reaccin, durante 2 horas y 30
minutos. Al da siguiente se midi la rotacin ptica para lo cual
asumimos que es el valor en el tiempo infinito.
