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MÉTODO DE LAS VELOCIDADES INICIALES
OBJETIVO
El alumno determinará los órdenes de reacción respecto al yodo, la acetona y los iones
hidrógeno de la reacción de yodo con acetona, así como la constante de velocidad de dicha
reacción, por el método de las velocidades iniciales.
CONSIDERACIONES TEÓRICAS
En este experimento se estudiará la reacción:
H3CCOCH3 (aq) + I2 (aq) + HCl(aq)  H3CCOCH2I (aq) + H+(aq) + I -(aq)
(1)
La velocidad de la reacción anterior sigue en principio la siguiente ecuación:
[
] [
] [ ]
aunque después de aplicar y hacer el análisis de mecanismo de reacción se obtiene que la
velocidad de reacción depende de la concentración de acetona y de cualquier especie ácida
(HCl), pero no depende de la concentración de yodo, por lo que se dice que es de orden cero
respecto del yodo. Entonces, si se utiliza una concentración inicial de yodo mucho menor que las
concentraciones iniciales de acetona ó la especie ácida, las concentraciones de los últimos
permanecerán prácticamente sin cambio mientras se consume el reactivo limitante (yodo) y la
reacción transcurrirá a velocidad constante.
En esta reacción se mediran los tiempos requeridos para que desaparezca el yodo
presente en la disolución (aprovechando el color amarillo que le imparte a la misma) en una serie
de experimentos con diferentes concentraciones de acetona, ácido y yodo. La velocidad de
reacción se determinará conociendo la concentración inicial del yodo [ ] y el tiempo (t) que
tarda en desaparecer el yodo (el tiempo transcurrido desde el inicio de la reacción hasta que
desaparece el color amarillo) , por lo que la velocidad de la reacción será:
[ ]
[ ]
[ ]
El orden de la reacción respecto de la acetona, se puede obtener de una serie de
experimentos en los que se determinen velocidades de la reacción para diferentes
concentraciones de acetona, manteniendo constante la concentración del otro que afecta la
velocidad, en este caso H+ y considerando el orden de reacción respecto al yodo igual a cero.
Linealizando la ecuación (2) se obtiene:
 
ln v  ln (k H 
b
)  a ln acetona 
(4)
7
por lo que una gráfica de ln v contra ln [acetona] se esperaría que resultara en una recta cuya
pendiente sería a, o sea, el orden de reacción respecto a la acetona. Algo similar se puede hacer
para determinar el orden respecto a H+. El orden de reacción respecto al yodo se puede obtener
de una serie de experimentos en los que se determinen velocidades de reacción para diferentes
concentraciones de yodo, manteniendo constantes las concentraciones de acetona y H+. Al
linealizar la ecuación (2):
(5)
ln v  ln (k acetona  a H  b )  c ln I 2 
 
Finalmente, de una gráfica de v contra [acetona] a[H+] b se espera obtener una línea recta
que pase por el origen, cuya pendiente corresponderá a la constante de velocidad k.
GUÍA DE ESTUDIOS
1. ¿Qué es el orden parcial y el orden total de las reacciones?
2. De acuerdo al orden de reacción, ¿cómo se clasifican las reacciones?
3. ¿Cuáles son las reacciones pseudomoleculares?
4. ¿Por qué se habla de velocidades iniciales cuando las velocidades determinadas por la
ecuación (3) se miden sobre un intervalo de tiempo?
5. Si en dos experimentos consecutivos se duplica la concentración de un reactivo respecto del
cual la velocidad de la reacción es de primer orden, mientras que las concentraciones de los
demás reactivos y del reactivo limitante no cambian, ¿cómo y en qué proporción espera que
se modifique el tiempo y la velocidad de reacción?
6. Si en dos experimentos consecutivos se duplica la concentración de un reactivo respecto del
cual la velocidad de la reacción es de segundo orden, mientras que las concentraciones de los
demás reactivos y del reactivo limitante no cambian, ¿cómo espera que se modifique el
tiempo y la velocidad de reacción?
7. Si en dos experimentos consecutivos se duplica la concentración de un reactivo respecto del
cual la velocidad de la reacción es de orden cero, mientras que las concentraciones de los
demás reactivos y del reactivo limitante no cambian, ¿cómo espera que se modifique el
tiempo y la velocidad de reacción?
8. Si en dos experimentos consecutivos se duplica la concentración del reactivo limitante,
respecto del cual la velocidad de la reacción es de orden cero, mientras que las
concentraciones de los demás reactivos no cambian, ¿cómo espera que se modifique el
tiempo y la velocidad de la reacción?
8
MATERIAL
Cronómetro (2), gradilla (2), pipeta graduada de 10 mL (4), pipeteador (4), termómetro
de -20 °C a 110°C (2), tubo de ensaye (30), vaso de precipitado de 250 mL (4), vaso de
precipitado de 100 mL (4).
REACTIVOS
Acetona 4 M, HCl 1 M, I2 0.005 M
PROCEDIMIENTO
1. Utilizando un vaso de precipitado de 250 mL, prepare un baño a temperatura ambiente.
2. Adicione a un tubo de ensaye (#1) exactamente 2 mL de acetona 4 M, 2 mL de HCl 1 M y 4
mL de agua destilada. Agite el tubo para mezclar.
3. Adicione a un segundo tubo de ensaye (#2) 2 mL de la disolución de yodo.
4. A un tercer tubo de ensaye (#3) adicione 10 mL de agua destilada. Este tubo será usado como
una referencia de color.
5. Deje los tres tubos de 3 min a 4 min en el baño de agua para equilibrio de temperatura.
Registre la temperatura (°C).
6. Vacíe el contenido del tubo #2 dentro del tubo #1 (volumen total 10 mL) y arranque el
cronómetro. Regrese el contenido del tubo 1 al tubo 2 y visceversa para mezclar las
disoluciones perfectamente. Evite derramar líquidos. La mezcla aparecerá amarilla por la
presencia de I2.
7. Regrese el tubo que contiene la mezcla al baño de agua al lado del tubo # 3.
8. Registre el tiempo al cual el color del I2 desaparece (observe contra un fondo blanco y desde
arriba, no desde un lado del tubo).
9. Repita el procedimiento hasta que, la diferencia en los tiempos de las duplas de cada
experimento no exceda al 10%. En experimentos por duplicado, la disolución que ya
reaccionó en el tubo que contiene la mezcla debe ser usada como una referencia de color en
lugar de agua.
Orden respecto a la acetona.
Para hallar el orden respecto a la acetona, realice un segundo y tercer experimentos en la
misma forma que el experimento 1. La concentración de acetona debe ser el doble (experimento
2) y el triple (experimento 3) del experimento 1, pero las concentraciones de los otros reactivos
9
se mantienen constantes. El volumen total de la mezcla (H3CCOCH3+HCl+H2O+I2) debe
permanecer constante en 10 mL.
Orden respecto a H+
Para hallar el orden respecto a H+, realice un cuarto y quinto experimentos, en la misma
forma que el experimento 1. La concentración de H+ debe ser el doble (experimento 4) y el triple
(experimento 5) del experimento 1, pero las concentraciones de los otros reactivos se mantienen
constantes. El volumen total de la mezcla (H3CCOCH3 + HCl + H2O + I2) debe permanecer
constante en 10 mL.
Orden respecto a I2
Para calcular el orden con respecto a I2, realice dos experimentos en la misma forma que
el experimento 1. La concentración de I2 debe ser el doble (experimento 6) y el triple
(experimento 7) del experimento 1, pero las concentraciones de los otros reactivos se mantienen
constantes. El volumen total de la mezcla (H3CCOCH3 + HCl + H2O + I2) debe permanecer
constante en 10 mL.
No. experimento
1
2
3
4
5
6
7
mL
2
4
6
2
2
2
2
mL
4
2
0
2
0
2
0
V HCl
mL
2
2
2
4
6
2
2
mL
2
2
2
2
2
4
6
10. Recolecte los residuos obtenidos en los experimentos en un contenedor debidamente
rotulado.
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