Respuesta libre 5 de Química AP 2015

el colorante alimenticio azul se puede oxidar con blanqueador que contiene hipoclorito un blanqueador común contiene hipoclorito de sodio para formar productos incoloros como se representa en la ecuación de arriba entonces este es el colorante que reacciona con el hipoclorito y produce un producto in color ahora un estudiante usó un espectrofotómetro en una longitud de onda de 635 nanómetros para estudiar la absorban cya del colorante en el tiempo durante el proceso de blanqueo como estamos hablando de un colorante azul me parece que esta es la longitud de onda en el que la luz será óptimamente absorbida por ese colorante azul en el estudio el blanqueador está presente en un gran exceso por lo que la concentración de hipoclorito es constante durante la reacción ok el estudiante usó los datos del estudio para generar las gráficas que se muestran a continuación entonces aquí están graficando vamos a ver en el eje vertical tenemos la absorban cya y la absorban cya la podemos ver como bueno si tenemos una alta concentración de colorante entonces tendremos una absorban cja alta y si tenemos una baja concentración de colorante entonces tendremos una absorban cja baja entonces esto lo podemos ver como una aproximación de la concentración del colorante alimenticio concentración del colorante y colorante alimenticio entonces aquí tenemos una gráfica de la absorban cya contra el tiempo aquí tenemos una del logaritmo natural de la absorban cya contra el tiempo y aquí tenemos 1 entre la absorban cya contra el tiempo ok vamos a ver las preguntas con base en las gráficas de arriba cuál es el orden de la reacción respecto al colorante azul bueno vamos a ver si estuviéramos hablando de una reacción de orden 0 eso significaría que la velocidad de la reacción es constante la velocidad de la reacción es constante y que es independiente de la concentración del colorante entonces es independiente de la concentración del colorante y ese es nuestro caso miren la velocidad no es constante y si observamos la absorbencia que ya dijimos que es una aproximación de la concentración del colorante aquí arriba la velocidad es muy rápida porque tenemos una pendiente muy pronunciada y después la pendiente va disminuyendo conforme la concentración del colorante disminuye con la reacción así que definitivamente no es una reacción de orden cero además si fuera una reacción de orden 0 cuando grafica mos la absorban cya que es una aproximación de la concentración del colorante contra el tiempo esperaríamos ver una línea recta entonces si se encuentran con algo como esto pueden decir ok eso parece una reacción de orden cero pero ahora si grafica mos el logaritmo natural de la absorban cya que nuevamente ya sabemos que es una aproximación del logaritmo natural de la concentración del colorante aquí tenemos una línea muy clara y si tenemos una línea pero lo que quiero que vean es que esta es una forma de darnos cuenta de que es una reacción de primer orden entonces en una reacción de primer orden de primer orden la velocidad es proporcional proporcional a la concentración bueno mejor lo escribiré de otra forma es proporcional a la concentración y como es respecto al colorante entonces es proporcional a la concentración del colorante en este caso del colorante azul ok y voy a escribir una ecuación podemos decir que la velocidad en el cambio de la concentración del colorante respecto al tiempo si esto les parece desconocido y no han tomado una clase de cálculo no se preocupen solo ignoren lo que voy a decir en los siguientes 20 segundos esto necesita ser proporcional a la concentración del colorante bueno entonces si ven esto sabrán que el logaritmo natural de la concentración del colorante respecto al bueno más bien si grafica mos eso contra el tiempo obtendremos una línea entonces esta es la clave para saber que la reacción es de primer orden primer orden bueno aunque incluso lo pueden saber desde aquí miren cuando la concentración del colorante es alta la velocidad es alta tenemos una pendiente muy pronunciada y después cuando la concentración es baja la pendiente también es menor así que simplemente pueden analizar esta gráfica y podrán saber que está ocurriendo algo muy similar a esto entonces esta es una reacción de primer orden y si pensáramos en una reacción de segundo orden lo que nos muestran es que en una reacción de segundo orden al graficar uno entre la absorban cya o uno entre la concentración porque ya dijimos que la absorban cya es una aproximación de la concentración del color durante contra el tiempo bueno aquí es en donde tendríamos nuestra línea y en este caso no la tenemos pero bueno en este caso para contestar la pregunta esta es una reacción de primer orden respecto al colorante azul ok ahora vamos con el inciso b se sabe que la reacción es de primer orden respecto al blanqueador ahora estamos hablando del orden de la reacción con respecto al blanqueador no al colorante en un segundo experimento el estudiante preparo soluciones de colorante y blanqueador con concentraciones diferentes a las que se usaron en el primer experimento cuando las soluciones fueron combinadas el estudiante observó que la mezcla de la reacción alcanzó muy rápidamente una absorban cya cercana a 0 es decir que cambia de color e incolora muy rápido para corregir el problema el estudiante propone tres posibles modificaciones al experimento entonces como el estudiante no que la solución se torne incolora tan rápido que debería hacer debería aumentar la temperatura bueno aumentar la temperatura solo hará que la reacción ocurra todavía más rápido porque las moléculas chocarán entre ellas con más energía y más frecuentemente entonces esta opción sólo hará que la mezcla se vuelva incolora mucho más rápido y eso es todo lo contrario a lo que se está buscando vamos a tachar la ahora aumentar la concentración del colorante bueno esto tiene sentido aquí sólo dice colorante pero sabemos que estamos hablando del colorante azul entonces como sabemos que la solución se vuelve incolora muy rápido si agregamos más colorante entonces tendremos una absorban cya mayor y por lo tanto tomará más tiempo para que el color de la solución cambie entonces esta opción podría ser y que hay de esta aumentar la concentración de blanqueador bueno el blanqueador al reaccionar con el colorante y es lo que hace que la solución sea incolora entonces si aumentamos su concentración tendremos una solución incolora muy rápido y eso no es lo que el estudiante busca así que también vamos a tachar esto y nos quedamos con esta opción de aumentar la concentración del colorante y nos dicen enmarca la propuesta de modificación vamos a enmarcar la que podría corregir el problema y explica cómo es que esa modificación aumentará el tiempo en el que la mezcla reacción ante alcanzará una absorban cya cercana a 0 si agregamos más colorante más colorante resulta en una absorban cya inicial mayor absorban cya inicial mayor y por lo tanto por lo tanto más tiempo más tiempo para que la mezcla alcance para que la mezcla alcance una absorban cya cercana a 0 ok y finalmente vamos con el inciso c en otro experimento un estudiante desea analizar la oxidación del colorante alimenticio rojo lo voy a subrayar un colorante alimenticio rojo con blanqueador que necesitaría modificar el estudiante en el procedimiento experimental original para determinar el orden de la reacción con respecto al colorante rojo bueno en general este es un buen experimento graficaron en tres formas diferentes que como ya vimos es una buena forma de saber de qué orden es la reacción de la que estamos hablando pero al principio mencionamos esta longitud de onda este es el valor que corresponde a una longitud de onda que es absorbida por el color azul pero si ahora estamos hablando de un colorante rojo bueno entonces tenemos que usar una longitud de onda que pueda ser absorbida por el colorante rojo y que será una longitud de onda menor entonces lo que habría que es la longitud de onda modificar y la longitud de onda para que sea absorbida absorbida por el colorante rojo es decir que será una longitud de onda menor que coincida con el espectro de luz que pueda ser absorbido por el colorante rojo todo lo demás suena completamente razonable