INFIQC   05475
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES EN FISICO- QUIMICA DE CORDOBA
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Determinación del rendimiento cuántico de fotodescomposición de 2,5-diiodotiofeno en metanol
Autor/es:
O.S.HERRERA, F.E. GONZÁLEZ, M.S. DÍAZ, J.D. NIETO, S.I. LANE
Lugar:
Buenos Aires
Reunión:
Jornada; X Jornadas Nacionales y VII Jornadas Internacionales de Enseñanza de la Química Universitaria, Superior, Secundaria y Técnica; 2015
Resumen:
Se propone un trabajo práctico para realizar en el laboratorio que se puede implementar en cursos de Fisicoquímica de la carrera Licenciatura en Química y otras afines.En este trabajo los alumnos deberán verificar que, a baja conversión, la fotorreducción de iones Fe3+ en el actinómetro ferrioxalato de potasio sigue una cinética de orden cero y determinar el rendimiento cuántico de fotodescomposición de 2,5-diiodotiofeno en metanol a temperatura ambiente.Palabras clave2,5-diiodotiofeno, rendimiento cuántico, ferrioxalato de potasio.IntroducciónEl espectro de absorción de 2,5-diiodotiofeno (DITH) en metanol presenta un máximo a 265 nm. La fotólisis de soluciones de DITH, a 254 nm, produce cambios en los espectros de absorción que pueden ser atribuidos a la disminución en la concentración de DITH y a la formación de 2-iodotiofeno, iodo y tiofeno.La concentración de DITH disminuye con el tiempo de fotólisis siguiendo una ley de primer orden, los valores de coeficiente de velocidad de pseudo-primer orden y rendimiento cuántico () de fotodescomposición del DITH en metanol determinados en nuestro laboratorio son (2,8 ± 0,1) x 10-4 s-1 y 0,18 ± 0,02 respectivamente [1].Se propone un trabajo práctico para realizar en el laboratorio que se puede implementar en cursos de Fisicoquímica de la carrera Licenciatura en Química y otras afines. Con esta práctica se pretende que los alumnos adquieran habilidades en el uso de un actinómetro químico para la determinación del rendimiento cuántico de una reacción fotoinducida y promover el desarrollo de actitudes para actividades de investigación.Objetivos del trabajo prácticoa) Verificar que, a baja conversión, la fotorreducción de iones Fe3+ en el actinómetro ferrioxalato de potasio sigue una cinética de orden cero cuando los experimentos se realizan siguiendo el procedimiento de Baxendale y Bridge [2].b) Determinar el de fotodescomposición de DITH en metanol, a temperatura ambiente, utilizando como actinómetro ferrioxalato de potasio 2, 3,4.c) Comparar el de fotodescomposición de DITH en metanol, en presencia y ausencia de oxígeno.d) Comparar el de fotodescomposición de DITH en cada uno de los experimentos realizados y con los de 2-iodotiofeno y 2-bromotiofeno en el mismo solvente 1.Descripción del procedimiento experimental y discusión de resultadosLas tareas que los alumnos realizan se organizan en forma grupal y en dos etapas, cada una de las cuales se desarrolla en clases sucesivas.Etapa 1. Verificar que la fotorreducción de iones Fe3+ en el actinómetro ferrioxalato de potasio sigue una cinética de orden cero.Los experimentos se realizan utilizando como actinómetro ferrioxalato de potasio siguiendo elprocedimiento propuesto por Baxendale y Bridge 2.Cada grupo se divide en 5 subgrupos y cada uno de ellos fotoliza un volumen conocido de lasolución actinométrica durante distintos períodos de tiempo (5 minutos, 10 minutos, 15 minutos,20 minutos y 25 minutos, repectivamente) utilizando como fuente de radiación una lámpara demercurio de baja presión (=254 nm) de 6 W de potencia. Se utiliza una celda de reacción decuarzo de 1 cm de paso óptico y 4 cm3 de capacidad con tapón de teflón, ubicada a 6 cm dedistancia de la lámpara. Entre la celda y la lámpara se coloca una malla ennegrecida paradisminuir la intensidad de la luz y así obtener una baja conversión; porque se recomienda evitarque exista un consumo de ferrioxalato superior al 10 % para mantener la solución actinométricatotalmente absorbente, a efecto de facilitar los cálculos [5].Cada subgrupo calcula la cantidad de iones Fe2+ formados partir de la absorbancia a 510 nm delcomplejo que los iones Fe2+ forman con 1-10-fenantrolina ( = 11100 L mol-1 cm-1) [3].A partir de esos datos, el grupo representa el número de iones Fe2+ obtenidos en función deltiempo de fotólisis y verifica si la relación obtenida corresponde a una reacción de orden cero.Etapa 2. Determinación el rendimiento cuántico de fotodescomposición de DITH en metanoly discusión de resultados.Cada grupo prepara una disolución de DITH en metanol, de concentración en el intervalo 1,0 x 10-4 M ? 1,5 x 10-4 M e irradia un volumen conocido durante 10 minutos, a temperatura ambiente,utilizando como fuente de luz una lámpara de mercurio de baja presión (=254 nm) de 6 W depotencia. Se utiliza como celda de reacción una celda espectrofotométrica de cuarzo de 1 cm depaso óptico y 4 cm3 de capacidad, con tapón de teflon. Algunos grupos utilizan disoluciones sinningún tratamiento previo y otros, luego de burbujear N2 durante 20 minutos.Se registran los espectros de las disoluciones antes y después de irradiar y se determina, a partirde la absorbancia a 265 nm, la cantidad de moléculas de DITH que reaccionaron en ese intervalode tiempo y a partir de la absorbancia a 254 nm la fracción de luz absorbida por la disolución.Se fotoliza la solución actinométrica durante el mismo período de tiempo y se calcula la cantidadde iones Fe2+ formados a partir de la absorbancia a 510 nm del complejo que los iones Fe2+forman con 1-10-fenantrolina.A partir de esos datos y conocido el de fotorreducción del actinómetro a 254 nm (Ac = 1,25 [3])se determina el de fotodescomposición de DITH (DITH) en metanol, utilizando la siguienteecuación: donde, nDITH es el número de moléculas de DITH que reaccionaron y nFe2+ es la cantidad de ionesFe2+ que se formaron durante los 10 minutos de fotólisis; AAc, y ADITH, son las absorbancias de lasolución actiométrica y de la solución de DITH a 254 nm, respectivamente.Se registran en una tabla los valores de de fotodescomposición de DITH en metanol,determinados en cada experimento y la concentración inicial de la solución utilizada. Se comparanesos valores con los del  de fotodescomposición de 2-iodotiofeno y de 2-bromotiofeno en elmismo solvente [1].Se comparan los resultados obtenidos por todos los grupos de trabajo. Se discuten los resultadosobtenidos.ConclusionesEl trabajo práctico de laboratorio es adecuado para su desarrollo en un grupo de,aproximadamente, 15 alumnos en cursos de Fisicoquímica de la carrera Licenciatura en Químicay otras afines.Esta práctica permite que los alumnos adquieran habilidades para la utilización de un actinómetroquímico en la determinación de rendimiento cuántico y promueve el desarrollo de actitudes paraactividades de investigación.No se requiere para su realización equipamiento sofisticado, es de fácil ejecución y de bajo costo.