Variación de la velocidad de reacción del trioxoyodato de disodio con hidrógenotrioxosulfato (IV) de sodio (bisulfito de sodio) con la concentración

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Velocidad de reacción del NaIO₃ con NaHSO₃

Se va a estudiar la velocidad de reacción a temperatura constante entre el trioxoyodato de disodio y el hidrógenotrioxosulfato (IV) de sodio (bisulfito de sodio).

La reacción produce yodo que, para una determinada concentración, hace virar a violeta el almidón utilizado como indicador.
Cronometrar el tiempo que tarda el viraje permite comprobar el aumento de la velocidad de reacción al aumentar la concentración del trioxoyodato manteniendo constante la del bisulfito.

Enlace al guión de laboratorio.

Material

- Gradilla y 8 tubos de ensayo
- Tres pipetas
- Disolución 0.05M de NaHSO₃
- Disolución 0.05M de KIO₃
- Almidón en polvo

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El hidrógenotrioxosulfato (IV) de sodio (bisulfito de sodio) parece haberse dejado de comercializar en favor del Na₂S₂O₅ (que comercialmente se denomina metabisulfito sódico).
El almidón en polvo también se comercializa como almidón soluble o almidón de patata.

Comentarios a la preparación del montaje

Si se utiliza Na₂S₂O₅, hay que tener en cuenta que, al disolverse en agua, se disocia según la siguiente reacción:
Na₂S₂O₅ + H₂O → 2 Na⁺ + 2 HSO₃^- Por tanto, se debe calcular una concentración 0,025M de Na₂S₂O₅ para obtener una concentración 0,05M de NaHSO₃. Conciene que esta disolución sea reciente, pues parece degradarse con el tiempo.
Al volcar un tubo en otro, la mezcla es imperfecta ya que la estrechez del tubo de ensayo la impide. Es conveniente utilizar tubos de ensayos grandes, en los que la mezcla es mejor.

Aspectos didácticos

Este trabajo pretende:

- Preparar disoluciones de varias concentraciones molares por dilución.
- Medir la dependencia de la concentración una cinética química.
- Utilizar el viraje de un indicador como referencia del final de una reacción.
- Utilizar las gráficas concentración-tiempo para comprobar el comportamiento de la velocidad de reacción con la concentración.

La preparación de las disoluciones es simple, ya que son compuestos que se comercializan puros.
Sin embargo, la dilución y el cálculo de la concentración en cada cado suele dar bastantes problemas.
Poner tres pipetas por grupo permite usar una para cada disolución y otra para el agua. Si no las mezclan, es la forma de que no contaminen unas disoluciones con otras. Esta organzación y que las disoluciones son muy diluidas y de productos de baja peligrosidad, favorece que se ponga a tres alumnos por equipo a pipetear.
Tendrá lugar la siguiente reacción:
10 NaHSO₃ + 4 KIO₃ → 2 I₂ + 5 Na₂SO₄ + 2 K₂SO₄ + 3 H₂SO₄ + 2 H₂O
Como se puede ver, es una reacción redox de cierta complejidad. Sería difícil de ajustar incluso para alumnado de química (II), debido a la bimolecularidad del yodo. En la reacción se libera I2, que provocará un cambio de color en almidón disuelto, que nos servirá para detectar el final de la reacción.
Para el debate posterior sobre la gráfica [KIO₃] (mol/l) frenta al tiempo (s):
- ¿Puede la curva cortar al eje vertical? Eso implicaría un tiempo de reacción nulo, que es imposible.
- ¿Puede la curva cortar el eje horizontal? Eso implicaría un tiempo de reacción para una concentración nula de KIO₃. Hay que considerar que es implosible una reacción en ausencia de un reactivo. Por tanto, la gráfica ha de ser asintótica en ambos ejes.