LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA
CINÉTICA DE LA REACCIÓN REACCIÓN DE SAPONIFICACIÓN DE UN ESTER Y DE LA DESCOMPOSICIÓN DEL ÁCIDO FÓRMICO
Presentado a:
Elaborado or:
Prof. Carlos La Maida.
Dorta María
Prearadores:
Pereira Jos !e"e de #r$o
Pre!. Mar"ia Ei#a$a Pre!. Ma%&el Soto
Pereira Jos
Cara"as' (a)o de *+,-.
SUMARIO La cinética química es un área de la fisicoquímica que se encarga del estudio de la rapidez de reacción, cómo cambia la rapidez de reacción bajo condiciones variables y qué eventos moleculares se efectúan mediante la reacción general (ifusión, ciencia de superficies, catálisis!" La cinética química es un estudio puramente empírico y e#perimental$ el área química que permite indagar en las mecánicas de reacción se conoce como dinámica química" %l obje objeto to de la cinét inétic ica a quím químic ica a es medi medirr las las velo veloci cida dade dess de las las reacciones químicas y encontrar ecuaciones que relacionen la velocidad de una reacción con variables e#perimentales" &e encuentra e#perimentalmente que la velocidad de una reacción depende mayormente de la temperatura y las concentraciones de las especies involucradas en la reacción" %n las reacciones simples, sólo la concentración de los reactivos afecta la velocidad de reacción junto con la temperatura, pero en reacciones más complejas la velocidad también puede depender de la concentración de uno o más productos" La presencia de un catalizador también afecta la velocidad de reacción$ en este caso puede aumentar su velocidad" el estudio de la velocidad de una reacción y su dependencia con todos estos factores se puede saber muc'o acerca de los pasos en detalle para ir de reactivos a productos" %sto último es el mecanismo de reacción" %n este sentido, se llevó a cabo el estudio e#perimental de la cinética de las reacciones de saponificación del acetato de etilo y la descomposición del ácido fórmico, con el objetivo de determinar la variación del p de una solución de acetato de etilo en función del tiempo para estimar la variación de la conc concen entra traci ción ón del del acet acetat ato o de etilo etilo y empl emplea earr el méto método do inte integr gral al para para la determinación de los parámetros cinéticos característicos de la misma$ además de empl emplea earr el méto método do de la inte integr gral al y el méto método do de )rr'e rr'eni nius us para para la determinación de la energía de activación de la descomposición del ácido fórmico" *ara esto, se realizó la saponificación del acetato de etilo preparando dos soluciones de +mL a -,-+., una de .a/ y otra de )cetato de %tilo, midiendo el p inicial a temperatura ambiente, y luego midiendo el p en diferentes intervalos de tiempo (0-segundos, 1 minuto, + minutos!, sin agitación
SUMARIO La cinética química es un área de la fisicoquímica que se encarga del estudio de la rapidez de reacción, cómo cambia la rapidez de reacción bajo condiciones variables y qué eventos moleculares se efectúan mediante la reacción general (ifusión, ciencia de superficies, catálisis!" La cinética química es un estudio puramente empírico y e#perimental$ el área química que permite indagar en las mecánicas de reacción se conoce como dinámica química" %l obje objeto to de la cinét inétic ica a quím químic ica a es medi medirr las las velo veloci cida dade dess de las las reacciones químicas y encontrar ecuaciones que relacionen la velocidad de una reacción con variables e#perimentales" &e encuentra e#perimentalmente que la velocidad de una reacción depende mayormente de la temperatura y las concentraciones de las especies involucradas en la reacción" %n las reacciones simples, sólo la concentración de los reactivos afecta la velocidad de reacción junto con la temperatura, pero en reacciones más complejas la velocidad también puede depender de la concentración de uno o más productos" La presencia de un catalizador también afecta la velocidad de reacción$ en este caso puede aumentar su velocidad" el estudio de la velocidad de una reacción y su dependencia con todos estos factores se puede saber muc'o acerca de los pasos en detalle para ir de reactivos a productos" %sto último es el mecanismo de reacción" %n este sentido, se llevó a cabo el estudio e#perimental de la cinética de las reacciones de saponificación del acetato de etilo y la descomposición del ácido fórmico, con el objetivo de determinar la variación del p de una solución de acetato de etilo en función del tiempo para estimar la variación de la conc concen entra traci ción ón del del acet acetat ato o de etilo etilo y empl emplea earr el méto método do inte integr gral al para para la determinación de los parámetros cinéticos característicos de la misma$ además de empl emplea earr el méto método do de la inte integr gral al y el méto método do de )rr'e rr'eni nius us para para la determinación de la energía de activación de la descomposición del ácido fórmico" *ara esto, se realizó la saponificación del acetato de etilo preparando dos soluciones de +mL a -,-+., una de .a/ y otra de )cetato de %tilo, midiendo el p inicial a temperatura ambiente, y luego midiendo el p en diferentes intervalos de tiempo (0-segundos, 1 minuto, + minutos!, sin agitación
continua durante todo el proceso" (&e obtendrían mejores resultados si se realizara la práctica con una temperatura estable mayor a la de ambiente con agitación continua" %n este caso, no se realizo así puesto que los sistemas térmicos y de agitación no funcionaban correctamente!" *ost *oster erio iorm rmen ente te,, se real realiz izó ó la desc descom ompo posi sicción ión del del ácid ácido o fórm fórmic ico o preparando un ba2o térmico y agregando en una fiola 3cido &ulfúrico y 3cido 4órmico, ocurriendo una reacción en la cual se desprende 5/, el cual desplazó el agua en el cilindro, y determinando así el volumen desplazado, esto se realizó a las temperaturas de 0-65 y 7-65" e esta forma, se realizaron gráficas de concentración en función del tiempo para determinar las constantes de velocidad y con la ecuación de )rr'enius la energía de activación y el factor pree#ponencial" 5on lo cual se obtuvo que la reacción de saponificación del acetato de etilo es una reacción
( )
2
de +do /rden, cuya constante cinética es de -,--00
L ∗1 mol s
$ la reacción
de descomposición del ácido fórmico en presencia del catalizador de ácido sulfúrico a 0-65 es una reacción reacción de +do /rden, cuya constante cinética cinética es de
( )
2
-,--08
L ∗1 mol s
y a 7-65 es una reacción de +do /rden, cuya constante
( )
2
cinética es de -,--9+
L ∗1 mol . s
)sí mismo, la energía de activación para la
reacción de descomposición del ácido fórmico es de 7:07+,9;0+0;8 (<=mol! y el factor de frecuencia es de :71:9:,979 (L=mol"s!"
RESULTADOS EXPERIMENTALES Tabla N° 01. >alores de p obtenidos en la celda de saponificación del acetato de etilo" pHi
12,01
pH ∞
8,40
Int!"al# $ Ti%p# $ M$i&i'n( )a$a *0 +-n$#+ M$i&i'n pH M$i&i'n 1 28 11,99 11,90 2 2 11,;; * *0 11,;0 4 *1 / *2 11,;1 ** 11,8 *4 11, 11,0 8 */ 11, * 10 * 11,78 11 *8 11,7; 12 * 11,77 1* 40 11,71 11,0: 14 41 11,0; 1/ 42 1 4* 11,0 1 44 11,01 18 4/ 11,0 11,+: 1 4 11,+; 20 4 21 48 11,+7 22 4 11,+0 2* /0 11,++ 24 /1 11,+11,+2/ /2 11,1: 2 /* 2 11,1: Int!"al# $ Ti%p# $ M$i&i'n( )a$a 1 %in-t# M$i&i'n pH M$i&i'n /4 / 1-,88 // 0 1-,8: 1-,89 / 1 1-,89 / 2 1-,8; /8 *
pH 11,1; 11,1 11,17 11,10 11,1+ 11,11 11,11 11,1 11,-8 11,-: 11,-: 11,-9 11,-9 11,-; 11,- 11,- 11,-7 11,-0 11,-0 11,-+ 11,-+ 11,-1 11,-1 11 11 11
pH 1-,8 1-,87 1-,80 1-,80 1-,80
Int!"al# $ Ti%p# $ M$i&i'n( )a$a 2 %in-t#+ M$i&i'n pH M$i&i'n 4 1-,81 1-,8 /
pH 1-,:8 1-,:8
N#ta( *or razones de tiempo, solo se tomaron los valores de p correspondientes a intervalos de 0- segundos, ;- segundos y 1+- segundos"
Tabla N° 02. >alores de los >olúmenes desplazados en la descomposición del ácido fórmico respecto a la temperatura 0-65 y 7-65"
Temperatura (T ± 1) (ºC)
30 ºC
Tiempo (t ± 0,01) (s)
Volumen Desplazado (V ±5) (ml)
0.00
Temperatura (T ± 1) (ºC)
Tiempo (t ± 0,01) (s)
Volumen Desplazado (V ±5) (ml)
0
0.00
0
30.00
45
30.00
60
60.00
70
60.00
80
90.00
65
40 ºC
90.00
95
120.00
45
120.00
60
150.00
20
150.00
55
180.00
30
180.00
25
RESULTADOS AN3LISIS La saponificación de acetato de etilo, indica que los iones 'idró#ido de la solución de 'idró#ido de sodio donde fue agregado el acetato se van consumiendo en el transcurso de la reacción y son sustituidos por los iones acetato" %n pocas palabras, el p de la solución disminuye a medida que avanza la reacción" %n el siguiente grafico se muestra la variación del p en función del tiempo" La determinación de la ley de velocidad de un proceso permite realizar cálculos y por tanto 'acer predicciones acerca del avance de las reacciones químicas en función del tiempo" *ara obtener la ley de velocidad que rige un proceso químico, es necesario medir la variación de la concentración, p' o una variable de alguna de las especies implicadas en la reacción en función del tiempo" %l análisis de estos datos permite determinar la ley de velocidad, los métodos de análisis más utilizados son método diferencial y el método integral, en este caso usaremos el último, que consiste básicamente en la integración de la ecuación cinética en su forma diferencial β (−r A ) =k [ A ] [ B ] ∝
%s necesario incluir en esta ecuación el balance de materia del reactor que se 'a empleado para la obtención de los datos cinéticos" &e analizará la aplicación de los métodos integrales a? @datos e#perimentales obtenidos en reactores discontinuos y datos e#perimentales obtenidos en reactores continuos" %l sistema más común para la obtención de datos e#perimentales es el reactor discontinuo de volumen constante" %l estudio cinético por métodos integrales requiere conocer datos de variación de la concentración con el avance de la reacción (no es necesario calcular datos de velocidad de reacción!" %cuación 5inética
β (−r A ) =k [ A ] [ B ] ∝
A + B↔ R + S
%cuación
(−r A ) =
(−r A ) =
de
−dC A dt
−dC A dt
dise2o
(
−
r A ) =
−
dC A dt
β
= k [ A ] [ B ] ∝
β
= k [ A ] [ B ] ∝
*ara la integración de esta ecuación es necesario suponer los órdenes parciales de reacción (-, 1=+, 1, 0=+, +! Las ecuaciones integradas obtenidas se e#presan en función de la concentración (o de la conversión!, y el tiempo aparece como variable independiente %s a estas ecuaciones integradas a las que se ajustan los datos cinéticos e#perimentales"
%n el caso de los métodos de regresión lineal y tiempos de vida fraccional la calidad del ajuste viene determinada por r+ (coeficiente de determinación!" Lo cual se realiza a continuación con los datos obtenidos" La saponificación de acetato de etilo, indica que los iones 'idró#ido de la solución de 'idró#ido de sodio donde fue agregado el acetato se van consumiendo en el transcurso de la reacción y son sustituidos por los iones acetato" %n pocas palabras, el p de la solución disminuye a medida que avanza la reacción" %n el siguiente grafico se muestra la variación del p en función del tiempo"
Tiempo(s) - pH
pH
f(x) = - 0x + 11.54 R² = 0.8
0
500
1000
Linear (pH)
1500
2000
2500
3000
!a5i&# N°1. >ariación del p de la &olución en función del Aiempo" 5uando el p disminuye la está perdiendo su carácter básico que era regido por el 'idró#ido de sodio con la formación del alco'ol, convierte a la solución en una tendencia a lo neutro o a la acido, por lo que la concentración del .a/ también disminuye a medida que avanza la reacción"
Ca(M) 12 10 8
Ca(M) Linear (Ca(M))
6 4 2 0
f(x) = 0 R² =500 0
1000 1500 2000 2500 3000
!a5i&# N°2. >ariación de la concentración de .a/ en la &olución en función del Aiempo" ) continuación se muestran las gráficas de ajuste para los órdenes de reacción supuestos para la reacción de saponificación del acetato de etilo, así como la ecuación de dic'o ajuste y su correspondiente coeficiente de
correlación, usando el método integral, debido a que se busca una función apropiada de la concentración que corresponde a una ley de velocidad especifica que sea lineal respecto al tiempo" %n la siguiente gráfica se muestra como varía la concentración de .a/ en función del tiempo modelado para una reacción de primer orden"
Tiempo - Concentración. Primer Orden 12 10 8
Ln(Ca0/Ca) Linear (Ln(Ca0/Ca))
6 4 2 0
f(x) = 0 R² = 500 0 1000 1500 2000 2500 3000
!a5i&# N°*. &aponificación de *rimer /rden" %n la Bráfica .C 0 se observa el modelado de la variación de la concentración en función del tiempo para una reacción de primer orden, el ajuste es de tipo lineal y es una linealización del transcurso del proceso de reacción a lo largo del tiempo, donde la pendiente representa la constante cinética" La correlación que caracteriza la función de la cinética de la reacción es -,:8:$ esto significa que si bien el ajuste no es el más indicado se ajusta bien al comportamiento de la función, la cual establece que a medida que pasa el tiempo 'abrá mayor generación de producto dentro de la solución, el cual será la sal proveniente de la saponificación del acetato de etilo con 'idró#ido de sodio (1!" %n la siguiente gráfica se muestra otro ajuste de la concentración de la reacción de idró#ido de &odio en función del tiempo, para este caso, una reacción de segundo orden"
Tiempo - Concentración. Segundo Orden 12 10 8
1/Ca Linear (1/Ca)
6 4 2 0
f(x) = 0 R² =500 0
1000
1500
2000
2500
3000
!a5i&# N°4. &aponificación de &egundo /rden" %n la Bráfica .C 7 se muestra la variación de la concentración de .a/ si la reacción es de segundo orden, el ajuste mismo y su correlación muestran cercanía a los valores reales requeridos para e#plicar el comportamiento cinético de la reacción, dic'a correlación es -,::7" %n otras palabras, la ecuación de primer orden queda descartada para e#plicar el comportamiento de la reacción de idró#ido de &odio con )cetato de %tilo" )l igual que para la gráfica anterior, a medida que transcurre el tiempo aumenta el valor de la concentración, el cual está en función de los productos y es algo lógico a obtener ya que se están consumiendo los reactantes para generar sal como producto a cierta concentración y p" %n la siguiente gráfica se muestra como varía la concentración de .a/ en función del tiempo para una reacción de tercer orden"
Tiempo - Concentración. Tercer Orden 12 10 8
1/Ca^2 Linear (1/Ca^2)
6 4 2 0
f(x) = 0 R² =500 0
1000 1500 2000 2500 3000
!a5i&# N°/. &aponificación de Aercer /rden" &egún los datos mostrados por la Bráfica .C se puede observar la variación de la concentración de .a/ en función el tiempo para una reacción de tercer orden, dic'o ajuste y por su correlación puede inferirse que no es el más apto para describir el comportamiento de la reacción debido a la correlación que presenta" *or todos los datos mostrados podemos decidir el modelo que mejor se adapta a la reacción química, el cual es el modelo de ecuación de segundo orden de reacción, que según la teoría (0!, establece que el DnE de reacción es igual a + y la constante de velocidad de reacción que determina el comportamiento es la pendiente de la recta de la gráfica que describe mejor la variación de la concentración para la reacción de segundo orden" %n una reacción de descomposición, una sola sustancia se descompone o se rompe, produciendo dos o más sustancias distintas" ) este tipo de reacciones se le puede considerar como el inverso de las reacciones de combinación" %l material inicial debe ser un compuesto y los productos pueden ser elementos o compuestos" Beneralmente se necesita calor para que ocurra la reacción"
%n la siguiente gráfica que representa la descomposición del ácido fórmico se muestra la variación de la concentración en función del tiempo para una Aemperatura de 0-65 para un modelado de primer orden"
Descomposición de HCOOH - 1er Orden T=3!C 0.4 f(x) = 0x + 0.08 R² = 0.
0.3
"n(Cao#Ca)
0.2 0.1 0 20
40
60
80
100
120
140
160
Tiempo (seg)
!a5i&# N°. escomposición de *rimer /rden a los 0-65" %n la siguiente se representa la descomposición del ácido fórmico mostrando la variación de la concentración en función del tiempo para una Aemperatura de 0-65 para un modelado de segundo orden"
Descomposición de HCOOH - $do Orden T=3!C 0.8 f(x) = 0x + 0.11 R² = 1
0.6
1#Ca ("#mo%)
0.4 0.2 0 20
40
60
80
100
120
140
Tiempo (seg)
!a5i&# N°. escomposición de &egundo /rden a los 0-65"
160
*or último, la descomposición del ácido fórmico modelada en un tercer orden mostrando la variación de la concentración en función del tiempo para una Aemperatura de 0-65"
Descomposición de HCOOH - 3er Orden T=3!C 1.4 1.2 1
f(x) = 0.01x + 0.13 R² = 1
0.8
1#Ca&$ ("#mo%)&$ 0.6 0.4 0.2 0 20
40
60
80
100
120
140
160
Tiempo (seg)
!a5i&# N°8. escomposición de Aercer /rden a los 0-65" La descomposición del ácido fórmico evaluada a una temperatura de 0-65 está adaptada para un modelo de segundo orden, debido a que el valor del coeficiente de correlación de datos es más cercano a 1 que verifica la alta dependencia de las variables" %n la siguiente gráfica que representa la descomposición del ácido fórmico se muestra la variación de la concentración en función del tiempo para una Aemperatura de 7-65 para un modelado de primer orden"
Descomposición de HCOOH - 1er Orden T=!C 0.6 0.5
'() = .1 *+ = .,,
0.4
"n(Cao#Ca)
0.3 0.2 0.1 0 20
40
60
80
100
120
140
160
Tiempo (seg)
!a5i&# N°. escomposición de *rimer /rden a los 7-65" %n la siguiente se representa la descomposición del ácido fórmico mostrando la variación de la concentración en función del tiempo para una Aemperatura de 7-65 para un modelado de segundo orden"
Descomposición de HCOOH - $do Orden T=!C 1.2 1 0.8
1#Ca ("#mo%)
f(x) = 0.01x - 0.05 R² = 1
0.6 0.4 0.2 0 20
40
60
80
100
120
140
160
Tiempo (seg)
!a5i&# N°10" escomposición de &egundo /rden a los 7-65" *or último, la descomposición del ácido fórmico modelada en un tercer orden mostrando la variación de la concentración en función del tiempo para una Aemperatura de 7-65"
Descomposición de HCOOH - 3er Orden T=!C 2.5 2
f(x) = 0.02x - 0.23 R² = 0.
1.5
1#Ca&$ ("#mo%)&$
1 0.5 0 20
40
60
80
100
120
140
160
Tiempo (seg)
!a5i&# N°11. escomposición de Aercer /rden a los 7-65"
La descomposición del ácido fórmico evaluada a una temperatura de 7-65 está adaptada para un modelo de segundo orden, debido a que el valor del coeficiente de correlación de datos es más cercano a 1 que verifica la alta dependencia de las variables" &i se compara ambos resultados, se continúa con la misma tendencia pero su variación de 1-65 en la Aemperatura, se observa que para el de 0-65 la concentración de ácido fórmico disminuye con menor velocidad que cuando está a 7-65, por ende la temperatura es un factor importantísimo en la cinética de la descomposición del )cido 4órmico al igual que la presencia del )cido &ulfúrico como catalizador, ya que al aumentar la temperatura el ácido sulfúrico se disocia muc'o más rápido porque e#iste mayor interacción en las moléculas ayudando a que se descomponga el ácido fórmico de forma más violenta y favoreciendo a los productos en la liberación del 5/ y la formación de )gua líquida" (0! 5on las ecuaciones del ajuste lineal obtenido en ambos casos, se logró determinar la %nergía de )ctivación para la descomposición de )cido fórmico (%F7:07+,9;0+0;8 <=mol! y la constante pre e#ponencial ()o F :71:9:,979 L=molGs!" 5on la presencia del ácido &ulfúrico como catalizador en la reacción de descomposición del )cido 4órmico la %nergía de )ctivación es más baja que
sin la presencia del mismo, logrando de este modo una rápida descomposición calculada a través del desplazamiento del volumen por la presencia de 5/ en función del tiempo"
)ON)LUSIONES • •
%l p de la solución disminuye a medida que avanza la reacción" %sta reacción usando el método integral, describe que la velocidad de reacción está basada en un segundo orden que describe la cinética de la
•
reacción" %n una reacción de descomposición, una sola sustancia se descompone o
•
se rompe, produciendo dos o más sustancias distintas" La descomposición de ácido fórmico para una temperatura igual a 0-65 es
•
de segundo orden, así como también a una temperatura de 7-65" %l aumento de la temperatura 'ace incrementar siempre la velocidad de la reacción sin que cambie, en general, si la reacción es de segundo orden a una temperatura uno (A1!, el aumento de la temperatura a una temperatura dos (A+!, la reacción seguirá todavía, en general de segundo orden, tal como se demostró en la descomposición de ácido fórmico"
6I6LIORA7A
1" 4/BL%H, " &cott (+--1!" %lementos de Ingeniería de las reacciones Juímicas" %ditorial *rentice all" Aercera %dición" Ke#ico" +" BL)&&A/.%, &amuel (189+!" Aratado de Juímica 4ísica" %ditorial Heverté" *rimera %dición" %stados nidos" 0" 5)&A%LL)., Bilbert" (188:! 4isicoquímica, (+da %dición!, *earson Mesley" 7" )L>), Haúl (+--1! &aponificación" (%n Línea! (5itado el? 1;=11=1-! 'ttp?==NNN"galeon"'ispavista"com=scienceducation=saponificacion"'tml " .I%>%&, I (+--1!" 5inética" (%n Línea! (5itado el? 1+=11=1-! 'ttp?==NNN1"upr'"edu=inivies=macrotema=5I.%AI5)@macrotema"'tm
)3L)ULOS TIPOS Saponificación de Acetato de Etilo NaOH + C 4 H 8 O2 → C 2 H 3 O2 Na + C 2 H 6 O
Las variables cinéticas de interés en la reacción, transformando los p medidos en concentraciones, C A =C AO ( 1−
pH − pH O pH ∞− pH O
)
(1
5 )? 5oncentración puntual (K! 5 )/? 5oncentración inicial (K! p/? p inicial (tF-! p ? p final, posterior a las +7 'oras
*ara el primer valor con t F 0-segundos, C A 1=0,02
11,77 − 12,01 mol ( 1− ) 8,40 −12,01 L
C A 1=0,01867036
mol L
e igual manera con respecto a las demás lecturas de p,
M$i&i'n 1 2 * 4 / 8
pH
)a 9M:
11!"" 11!"3 11!66 11!63 11!61 11!5 11!55 11!53
0!0186"036 0!018448"5 0!0180604 0!01"84"4 0!01""833 0!01"6"313 0!01"45152 0!01"340"2
M$i&i'n 41 42 4* 44 4/ 4 4 48
pH
)a 9M:
11!06 11!05 11!05 11!04 11!03 11!03 11!02 11!02
0!014"3684 0!01468144 0!01468144 0!01462604 0!0145"064 0!0145"064 0!01451524 0!01451524
10 11 12 1* 14 1/ 1 1 18 1 20 21 22 2* 24 2/ 2 2 28 2 *0 *1 *2 ** *4 */ * * *8 * 40
11!5 11!4 11!46 11!44 11!41 11!38 11!36 11!35 11!31 11!3 11!28 11!26 11!24 11!23 11!22 11!2 11!2 11!18 11!18 11!16 11!15 11!14 11!13 11!12 11!11 11!11 11!1 11!0 11!08 11!08 11!0" 11!0"
0!01"1"452 0!01"1111 0!016521 0!01684211 0!0166"5 0!01650" 0!016388 0!0163434 0!01612188 0!01606648 0!0155568 0!01584488 0!015"340" 0!0156"86" 0!0156232" 0!0155124" 0!0155124" 0!01540166 0!01540166 0!0152086 0!01523546 0!01518006 0!01512465 0!0150625 0!01501385 0!01501385 0!0145845 0!0140305 0!01484"65 0!01484"65 0!014"224 0!014"224
4 /0 /1 /2 /* /4 // / / /8 / 0 1 2 * 4 /
11!01 11!01 11 11 11 10! 10!8 10!" 10!" 10!6 10!5 10!4 10!3 10!3 10!3 10!1 10! 10!8 10!8
0!0144583 0!0144583 0!01440443 0!01440443 0!01440443 0!0143403 0!0142363 0!01423823 0!01423823 0!01418283 0!01412"42 0!0140"202 0!01401662 0!01401662 0!01401662 0!0130582 0!01385042 0!013"501 0!013"501
Método Integral Para n=1,
ln
Para n≠1,
( )= C A 0 C A
kt
(2
1− n
1− n Ca0 Ca − = k . t 1−n 1− n
(3
onde$ 5 )? 5oncentración de la &olución ) (mol=L! 5 )-? 5oncentración de la &olución ) (mol=L! A? Aiempo (s! O? 5onstante de *roporcionalidad (adimensional! ln
( ) ( C A 0 C A
=ln
0,02 M 0,01867 M
(
)=
0,06879
1 1 − C A C A 0
)
=
1 1 − =3,560830 0,01867 M 0,02 M
(5
0,02 M
¿ ¿
(¿ 2 ¿¿ )=184,3813012 1
1
− ( 0,01867 M )2 ¿
(
1 ∗ 1 2− 1 2 2 C A C A 0
)
= 1 ∗¿ 2
.
1
+
0
Aiempo (seg!
Ln(5ao=5a!
1=5a
1=5a#+
0!068"503
53!56083 12
2868!"62 64
0!080"3566
54!20421 44
238!06 86
0!1018068
55!36810 38
3065!626 1
0!11122546
55!88234 31
3122!836 2"
30 60 0 120
150 180 210 240 2"0 300 330 360 30 420 450 480 510 540 5"0 600 630 660 60
0!11"43"03
56!23054 0"
3161!8"3 "1
0!1236868"
56!5830" 2"
3201!644 12
0!13630552
5"!3015 8
3283!4"3 24
0!1426"4"8
5"!66""3 24
3325!56" 36
0!15230538
58!225" 03
330!242 66
0!1555368
58!41425 1"
3412!224 8
0!16522""
58!862 32
34"!45" 11
0!1"1848
5!3"48 33
3525!388 64
0!181"6""1
5!66"" 84
356!014 51
0!11"841
60!5"045 25
3668!"" "2
0!1851862
60!""3 "
3"18!528 33
0!2010262
61!18644 18
3"43!"80 66
0!2155542
62!02"50 55
384"!411 44
0!218"16
62!24138 "
38"3!0 26
0!2251"3
62!6"360 5
32"!80 88
0!23288585
63!11186 6
383!108 08
0!230385
63!55634 62
403!40 14
0!24343108
63!"802 02
4068!005 "8
0!246"08
64!00"08
406!0"
"20 "50 "80 810 840 8"0 00 30 60 0 1020 1050 1080 1110 1140 11"0 1200 1230
6
1"
0!25408806
64!46426 65
4155!641 65
0!25408806
64!46426 65
4155!641 65
0!2612568
64!2806 62
4215!653 "8
0!2612568
64!2806 62
4215!653 "8
0!2684""01
65!3854 53
42"6!6 "2
0!2"21066"
65!63635 1
4308!130 5"
0!2"5"455
65!8"58 25
433!633 21
0!2"40641
66!11"23 25
43"1!488 43
0!2830"603
66!36030 33
4403!68 85
0!286"51"
66!60516 "
4436!248 3
0!286"51"
66!60516 "
4436!248 3
0!204552
66!85184 63
446!16 35
0!2416638
6"!10035 8"
4502!458 13
0!2"806"
6"!350"2 55
4536!120 23
0!2"806"
6"!350"2 55
4536!120 23
0!3016255
6"!60301 35
45"0!16" 43
0!3016255
6"!60301 35
45"0!16" 43
0!305381"
6"!85"15 26
4604!53 15
1260 120 1320 1350 1380 1410 1440 14"0 1500 1530 1560 150 1650 1"10 1""0 1830 180 150 2010
0!3014816
68!11320 6
463!40 32
0!3014816
68!11320 6
463!40 32
0!31228""
68!3"120 64
46"4!621 8"
0!316"23"3
68!63116 51
4"10!236 83
0!316"23"3
68!63116 51
4"10!236 83
0!32053314
68!8310 82
4"46!260 36
0!32053314
68!8310 82
4"46!260 36
0!32435"81
6!15"10 63
4"82!"05 35
0!32435"81
6!15"10 63
4"82!"05 35
0!3281648
6!42308 "2
481!565 04
0!3281648
6!42308 "2
481!565 04
0!3281648
6!42308 "2
481!565 04
0!332043
6!6112 2
4856!852 48
0!335182
6!6123 45
484!5"4 33
0!338016"
"0!23344
432!"3" 35
0!338016"
"0!23344
432!"3" 35
0!343"002
"0!50"" 01
4"1!348 46
0!34"61468
"0!"8433 2
5010!421 "8
0!35154384
"1!06300
504!50
20"0 2130 210 2310 2430 2550 26"0
3
4
0!35548851
"1!3438" 61
508!48 65
0!35548851
"1!3438" 61
508!48 65
0!35548851
"1!3438" 61
508!48 65
0!36342482
"1!1233 6
51"1!384 0"
0!36"416"2
"2!1" 66
5212!836 62
0!3"142534
"2!488 01
5254!"" 21
0!3"142534
"2!488 01
5254!"" 21
)l graficar se obtuvieron tres rectas con sus correspondientes coeficientes de correlación de datos, *ara nF1$ y =0,0001 x + 0,1474
R ²= 0,8598
k = 0,0001
L mol∗s
*ara nF+$ y =0,007 x + 57,814
R ²= 0,884
k = 0,007
( )∗ L mol
s
2
1
*ara nF0$ y =0,9086 x + 3323,1
R ²= 0,7561
k = 0,9086
( )∗ L mol
3
1
s
%l mejor ajuste lineal se presenta cuando el orden de la reacción es igual a +, que permite obtener el valor de la constante O correspondiente a la saponificación del acetato de etilo"
Ti%p# $ S%i!a&&i'n (4)
1 t 1 = k ∗Cao 2
1
t 1 = 2
0,007
( ) ∗ ∗( L mol
s
2
1
0,02
mol ) L
t 1 =7142,8571 s 2
/btenido por grafica 5oncentración en función del tiempo, el tiempo de semireacción, es igual a$ t 1 =12200 segundos. 2
D+&#%p#+i&i'n $l a&i$# 5'!%i&# HC 00 H H 2 S O 4 H 2 O+ CO →
(5)
nCO =
∗! R∗"
nCO =
n HCOOH =
1 atm∗0,04 L =¿ atm ∗ L ∗303 # 0,082 mol∗ #
-,--1;-8819 mol (6)
$∗! M
1,22
n HCOOH %=
( )
g ∗( 0,5 mL ) mL =¿ 46 g / mol
-,-10+;-:9 moles
Rla&i'n $ M#l+ nt! l A&i$# 7'!%i&# ; l M#n'
(")
onde? n5// F .úmero de Koles de )cido 4órmico (mol!" n5/ F .úmero de Koles de Konó#ido de 5arbono" (mol! n HCOOH =0 & 001609917 mol
)#n&nt!a&i'n $l A&i$# 7'!%i&# Ca =
n '
onde? 5a F 5oncentración del )cido 4órmico" (mol=L! > F >olumen constante de la &olución (> F -,-+- L!" n 0,01326087 mol −0,001609917 mol =0,568339145 M Ca = = 0,0205 L '
(8)
1
T
=#l
=#l D.
9+:
D. n
T#tal
*0+
9L:
9%L: 7-
-,-7
-,--1;-881
-,-;
9 -,--+717:9
-,-9
; -,--0-1:8
-,-8
-,--0;++01
-,1
0 -,--7-+798
0-
2
;-
*
8-
4
1+
/
1
+1 1 1-
-
MOL EX
)a# 9M:
)a 9M:
-,-11;-8+
-,;7;:91;:
-,;:00817
-,-1-:7887
; -,;7;:91;:
-,+8-9+:9
-,-1-+7++9
; -,;7;:91;:
-,788;+019
-,--8;0:;
; -,;7;:91;:
+ -,79-1907;
-,--8+0;-99
; -,;7;:91;:
8 -,7-7-00
;
7
H)OOH
0
Ti%p# 9+: 0;81+1-
1 2 * 4 /
MOL )O
T
=#l
=#l D.
9+:
D. n
T#tal
Ln9)a#>)a: -,1+87+8;0 -,+-1-+199 -,+:+80: -,018-7;+7 -,0;19--0 MOL )O
1>)a -,+10;1118 -,0771891 -,7;-;:1 -,:-89+87+ -,;90;7;: MOL EX
1>)a?2 -,00-0;9- -,8100-99: -,:-:11+-89 1,-;;:81:-0 1,+;:01-809
)a# 9M:
)a 9M:
H)OOH
*0+ 1 2 *
0;8-
4 1+/ 1-
0 00+ 1
-,-0
-,--10;0;9
-,-11:8918
-,;7;:91;:
-,:-01111
-,-;
+ -,--+0+0
: -,-1-9+:00
; -,;7;:91;:
-,+000079
-,-8
0 -,--09-108
; -,--8879
; -,;7;:91;:
; -,7;;01:7
-,1+
-,--7;977
-,--::7+
; -,;7;:91;:
-,71::-117
-,10
; -,--+8:9
0 -,--:---88
; -,;7;:91;:
7 -,08-+8+0+
9
0
;
;
Ti%p# 9+:
Ln9)a#>)a:
1>)a
1>)a?2
1 2 * 4 /
0;81+1-
-,1-:17;9 -,+118+8-9 -,0+9+:79: -,7079197 -,-+187
-,19918018+ -,0;78+:;; -,8:;9;0 -,:71:;;700 1,-1;+:-701
-,+:8;+188 -,;0-9+7808 1,1-77;:00 1,;:1++77 +,-:97:+7
O!$n 1
*0°) y F -,--18# P -,-981
40°) y F -,--07# P -,-1+9
2
HQ F -,8801 y F -,--08# P -,1-;
HQ F -,887 y F -,--9+# @ -,-7;:
*
HQ F -,889+ y F -,--99# P -,1+9
HQ F -,8891 y F -,-17# @ -,+0+;
HQ F -,887:
HQ F -,8879
)#n+tant )in@ti&a a $i5!nt+ T%p!at-!a+ • •
*ara A F 7- 65 F 010,1 O$ O+F -,--9+ (L=mol"s! *ara A F 0-65 F 0-0,1 O$ O1F -,--08 (L=mol"s!
7a&t#! P!
()
− ( )
R"
onde? R F 5onstante cinética (L=mol"s! )o F 4actor *re e#ponencial (L=mol"s!" % F %nergía de )ctivación" (<=mol!" H F 5onstante de los Bases (<=molGO!" AF Aemperatura (O!" − (
(10)
∗1
R ln ( k 1 ) = " 1
+ ln ( A 0)
