Cinetica de las reacciones del cromo

CINETICA DE LAS REACCIONES ENTRE EL Cr (III) Y EL EDTA A DIFERENTE pH Carlos Enrique Quintero, Gustavo Adolfo Lara Universidad del Valle, Facultad de Ciencias, Departamento de Quimica Abstract In this practice the violet absorption of the acid complex with Cr(III) and EDTA gove a dependence of these forms on the hydrogen concentration and are reported with values of the apparent constant, these values are to pH 5. 94 k? 1. 49 x 10-4s-1 ,to pH 4. 62 k? = 7. 01 x 10-5s-1 and for pH 3. 69 k? = 6. 77 X 10-5 s-1 . CALCULOS Y RESULTADOS

Se tomo los distintos valores de absorbancia respecto al tiempo de duracion de la reaccion entre el Cr y el EDTA a distinto pH sin catalizador los cuales fueron ubicados en la tabla 1 Tabla 1. Valores de tiempo Vs. absorbancia a una longitud de onda de 545nm para la reaccion sin el catalizador a distintos valores de pH |pH: 2. 78 |pH: 2. 81 |pH: 5. 22 |pH: 5. 26 |pH: 5. 65 | |Abs. |t (s) |Abs. |t(min) | |Abs. |t(min) |Abs. |t(min) |Abs. t(min) |Abs. |t (s) | |0. 016 |0 |0. 044 |8. 12 |0. 023 |0.

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0 |0. 005 |98 | |0. 029 |3. 0 |0. 031 |13. 28 |0. 035 |1. 40 |0. 008 |363 | |0. 050 |5. 0 |0. 036 |21. 23 |0. 028 |3. 23 |0. 008 |654 | |0. 057 |7. 0 |0. 038 |28. 24 |0. 022 |7. 50 |0. 051 |898 | |0. 061 |9. 0 |0. 044 |33. 46 |0. 021 |11. 41 |0. 038 |1135 | 0. 063 |10. 40 |0. 065 |38. 98 |0. 023 |17. 35 |0. 056 |1513 | |0. 063 |12. 50 |0. 063 |44. 92 |0. 025 |25. 35 |0. 06 |1892 | |0. 051 |13. 40 |0. 063 |49. 77 |0. 029 |33. 47 |0. 06 |2231 | |0. 052 |18. 40 |0. 417 |? |0. 030 |40. 11 |0. 067 |2516 | |0. 053 |20. 30 | | |0. 035 |55. 46 |0. 067 |2785 | |0. 060 |22. 0 | | |0. 039 |69. 20 |0. 120 |3214 | |0. 066 |25. 00 | | |0. 040 |76. 26 |0. 209 |3920 | |0. 070 |27. 00 | | |0. 098 |? |0. 211 |4117 | |0. 067 |29. 00 | | | | |0. 211 |? | |0. 073 |31. 20 | | | | | | | |0. 349 |? | | | | | | |

Con los valores de la tabla 1 se realizo las graficas de absorbancia a una longitud de onda de 545nm contra tiempo a los distintos valores de pH las cuales se presentan a continuacion [pic] [pic] Grafica 1 Abs. Vs tiempo a pH: 2. 78 Grafica 2 Abs. Vs tiempo a pH: 2. 81 [pic] [pic] Grafica 3 Abs. Vs tiempo a pH: 5. 22 Grafica 4 Abs. Vs tiempo a pH: 5. 26 [pic] Grafica 5 Abs. Vs tiempo a pH: 5. 65 Para las graficas se tiene que la ecuacion que mejor las representa es: Grafica 1: A = -4E-06 (t) + 0,0482

Grafica 2: A = 0,0002 (t) + 0,0368 Grafica 3: A = 0,0021 (t) + 0,0182 Grafica 4: A = 0,0006 (t) – 0,0151 Grafica 5: A = 4,0E-06 (t) + 0,0162 Luego se realizo la grafica de la absorbancia medida a 545nm contra el tiempo para cada una de las reacciones catalizadas con el bicarbonato de sodio a los diferentes pH y para las cuales los datos se encuentran en la tabla 2. [pic] [pic] Grafica 6 Abs. Vs tiempo a pH: 2. 61 catalizada Grafica 7 Abs. Vs tiempo a pH: 3. 93 catalizada [pic] [pic] Grafica 8 Abs. Vs tiempo a pH: 5. 6 catalizada Grafica 9 Abs. Vs tiempo a pH: 5. 39 catalizada Donde las ecuaciones que mejor representan estas graficas se muestran a continuacion: Grafica 6: A = 0,0017(t) + 0,0214 Grafica 7: A = 0,0010(t) + 0,0149 Grafica 8: A = 0,0003(t) + 0,0185 Grafica 9: A = 5E-05 (t) – 0,023 Luego se determino la constante aparente de velocidad k’ para cada reaccion no catalizada mediante la siguiente ecuacion: [pic] Ec. 1 De donde los valores del [pic]se encuentran tabulados en la tabla 3 para cada valor de pH. Tabla 3. Valores de [pic] a determinado tiempo y a diferente pH pH: 2. 78 |pH: 2. 81 |pH: 5. 22 |pH: 5. 26 |pH: 5. 65 | |[pic] |t(s) |[pic] |t(min) |[pic] |t(min) | |k’ |-7. 0E-5 s-1 |6. 0E-4(min) -1 |7. 5E-3(min) -1 |4. 0 E-3(min) -1 |2. 0E-5 s-1 | |pk’ |- |3. 22 |2. 12 |2. 39 |2. 92 | Luego graficamos el pk’ contra pH obteniendo la siguiente grafica: [pic]

Grafica 15. Valores de pk’ Vs pH de reacciones de Cr con EDTA Donde la ecuacion que mejor representa la grafica es pk’ = 1,6583pH – 6,4395 y en ella se ve la dependencia del pk’ y del pH. ANALISIS Y RESULTADOS: Primero se desarrolla el mecanismo que ocurre en la reaccion de acuerdo a las formulas estructurales de los compuestos, inicialmente se dan mediante una reaccion rapida, en donde se muestra las siguientes estructuras de los compuestos involucrados, el Cr(H2O)6+3 y el EDTA en su forma H2Y 2-, reaccionando de manera rapida. Reaccion 1. Reaccion en el Cr(H2O)6+3 y el H2Y 2- en forma rapida. [pic]

En esta parte, se forma de manera rapida el complejo por coordinacion de los dos grupos carboxilos al cromo, desprendiendo en esta etapa dos moleculas de agua en una fase rapida. En la segunda reaccion podemos observar como este complejo, al estar con una carga positiva de mas, y esta carga pasa hacia el hidrogeno que se convierte en acido, logrando de esta forma un equilibrio entre el desprendimiento de hidrogeno para la el complejo, en donde se determina el papel fundamental del pH en la formacion final del complejo (mas adelante se hablara) obteniendo de esta forma, en la siguiente reaccion la condicion de equilibrio.

Reaccion 2. Equilibrio del complejo acido Cr(H2O)4 H2Y+ [pic] Y finalmente para la formacion del complejo, despues de estar en el equilibrio es la quelacion de otro grupo carboxilo, desplazando una molecula de agua y finalmente obtiene una triple coordinacion del EDTA teniendo asi una mayor estabilidad en el complejo formado, en la reaccion que finalmente se muestra en la reaccion 3. Reaccion 3. Quelacion del anillo por tres grupos carboxilos y desplazamiento del agua, formacion del complejo Cr(H2O)3 HY. [pic] En donde la estructura final del complejo obtenido se muestra a continuacion: Figura1.

Estructura del complejo cocordinado Cr(H2O)3 HY. [pic] Segun la relacion que existe entre la dependencia lineal de la constante aparente k? de las reacciones del pH en el complejo de Cr (III) con EDTA podemos observar que este valor de las constantes es proporcional al pH es decir, que podemos considerar la reaccion de primer orden respecto a la concentracion de hidrogeno, y respecto a la concentracion al Cr (III) es de primer orden , ya que de acuerdo a la grafica de absorbancia Vs tiempo, que incluye la concentracion del Cr(III), muestra una dependencia directa de la concentracion del cromo en la constante aparente de velocidad K? en cada una de las graficas realizadas en las graficas (10- 14) que nos indica el valor de la obtencion de K? , y de las cuales se tiene una relacion de dependencia respecto al pH, con lo cual concluimos en esta parte que la constante depende directamente de la concentracion de Cr(III) e inversamente a la concentracion del H+ ,es decir que a medida la concentracion de H+ disminuye la k` aumenta de una manera establecida de la siguiente forma: Kv = [Cr(III)]/[H+] De otro lado , en el desarrollo de esta practica los resultados obtenidos tuvieron una gran dificultad para obtenerse, esta caracteristica particular en los grupos que ratamos esta practica se debe principalmente a la posible fotodegradacion que el cromo pudo tener, y por esto, el cambio del estado de oxidacion en esta solucion pudo darse, y por lo tanto el cromo (III) no reacciono completamente con el EDTA aun adicionandolo, y la absorbancia debido a este estado de oxidacion pudieron obtenerse absorbancias diferentes para el Cr (II) *3, y demas Cr en otras formas posibles*3, por lo tanto, las medidas no se pudieron registrar al formar el complejo con EDTA en sus diferentes formas.

Otro posible error pudo haber que algunos de los grupos trabajaron con un EDTA que estaba contaminado. En los valores obtenidos al calcular el valor de k? para la reaccion catalizada como para la no catalizada observamos que estos son muy pequenos, respecto a los valores obtenidos en el articulo mencionado en 2 , esto se debe a lo explicado anteriormente, lo cual nos implica una reaccion incompleta del Cr al pH ajustado, ya que el valor de la absorbancia de el Cr dada la concentracion utilizada en la practica es menor a la utilizada, afectando como consecuencia el valor de las k? alculadas, ademas de un suceso similar con las sustancias preparadas. El sentido de los resultados es consistente ya que vemos que cuando la concentracion de H+ aumenta, el valor de la constante disminuye de forma similar que en el articulo1, dando con esto una consistencia esperada en los resultados obtenidos. En as cineticas registradas respecto al tiempo con y sin catalizador, nos muestra que esta situacion registrada y tambien estudiada en 1 nos indica que esta reaccion en su curso normal sin catalizador es muy lenta y se requiere mas que las horas dadas en su analisis en el laboratorio para llegar a un punto donde la reaccion termine, en este sentido sin importar los datos tomados, no importaba en la reaccion sin catalizar ya que los datos obtenidos fueron suficientes para llegar a un comportamiento del avance de la reaccion respecto al pH, solamente el punto final nos indica como influyen los reactivos para verificar la concentracion final del complejo de Cr(III) obtenido finalmente. CONCLUCIONES:

La reaccion entre el cromo y el EDTA tiene una dependencia inversamente a la concentracion del ion H+ es decir del pH que hace que la constante de velocidad aparente de la reaccion disminuya cuando la concentracion de H+ es mayor. La velocidad de la reaccion aumenta agregando un catalizador como bicarbonato de sodio que atrapa los iones H+ que hay en exceso. BIBLIOGRAFIA: 1. LEVINE. I . N. , Fisicoquimica Vol 2, Mc Graw Hill, Madrid 1996 2. GRAJALES. M. , Cinetica De la reaccion entre el Cr(III) y el EDTA, guia de laboratorio, departamento de quimica, Universidad del valle,2006 3. SKOOG, WEST, HOLLER. , Quimica analitica Vol 6, Mexico, 1998 4. HAMM. R. E. , J. Am. Chem. Soc. , 75,5670 (1953)