UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN __________________ ___________________________ __________________ _________________ __________________ ___________________ ___________________ _________________ _______
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS QUÍMICAS SECCIÓN DE FISICOQUÍMICA
LABORATORIO DE CINETICA QUIMICA QUÍMICA INDUSTRIAL
PROFESORA: María Alejandra Rodríguez Pozos GRUPO: 1501A
REPORTE DE ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 1 “ CINÉTICA CINÉTICA DE HIDRÓLISIS DE ACETATO DE ETILO ”
EQUIPO: 2
Estado de México, Cuautitlán Izcalli a 21 de agosto de 2017
Objetivos: - Estudiar el mecanismo de hidrólisis básica del acetato de etilo. - Utilizar el método integral gráfico. - Seguir el avance de reacción a través de medidas de pH.
Introduccion: La hidrólisis de acetato de etilo se puede realizar en condiciones neutras, ácidas o básicas con diferente rapidez y mecanismo de reacción. A pH neutro la reacción es muy lenta. Cuando se lleva a cabo en una disolución de hidróxido de sodio, los productos generados son acetato de sodio y etanol. El pH de la reacción depende de las concentraciones de hidróxido de sodio y de acetato de sodio. A tiempo cero de reacción, el pH lo impone el NaOH por ser una base fuerte y estar en mayor concentración que el acetato de sodio. Por tanto, si la reacción se sigue en un grado de avance menor al 50%, en donde el NaOH impone el pH, este será un indicativo de la concentración de NaOH que queda sin reaccionar. Método integral grafico Es el método más utilizado, su uso es conveniente en reacciones en las que el mecanismo no se modifica durante el trascurso de la reacción, y en consecuencia el orden es constante. El método se basa en la obtención de líneas rectas a partir de las ecuaciones integradas, primero, se cuantifica la concentración de los productos o reactantes en función del tiempo, se determinan las Y para cada orden x, ln[A 0/(A0-x), x/[A0(A0-x)], etc.; posteriormente, se trazan graficas de las funciones Vs tiempo. Finalmente, se realiza una regresión lineal y el orden se define para aquel que encuentre una mejor corre lación.
Desarrollo experimental:
Tabla 1. Reactivos, equipo y materiales Material Por equipo: 1 tubo de ensaye de 150 mmpor 20 mm. 1 soporte universal con pinzas 1 cronometro. 2 pipetas volumetricas de l mL. 1 pipeta volumetrica de 1mL. 1 vaso de precipitados de 10 mL 1 vaso de precipitados de 250 mL 1 piseta
Equipo
Reactivos
Por equipo: 1 potenciometro con electrodo de vidrio 1 Parrila con agitacion magnetica 1 termostato
Por quipo: 5 mL de disolucion 0.2 M de Hidroxido de sodio 2 mL de disolucion 0.2 M de acetato de etilo, recien preparada
1 barra de agitacion magnetica 1 Termometro 1 matraz volumetrico de 10 mL Por grupo: a) Preparacion de disolucion de acetato de etilo 1 matraz oforado de 50 mL 1pipeta volumetrica de 1 mL 1 propipeta b) Preparacion de disolucion de hidroxido de sodio. 1 matraz aforado de 50 mL 1 caso de precipitados de 10 mL 1 espatula
Diagrama de flujo CINÉTICA DE HIDRÓLISIS DE ACETATO DE ETILO En el tubo de, adicione 5 mL de disolución de NaOH 0.2 M.
Introducir el tubo en un termóstato a temperatura ambiente y fije el tubo al soporte universal
Mida con pipeta volumétrica 5 mL de acetato de etilo y vacié en un vaso de pp de 10 mL, agregar rápidamente la disolución medida de acetato de etilo al tubo de ensayo y poner en marcha el cronómetro en el momento en que ha sido agregada la mitad de la disolución de acetato de etilo.
Inmediatamente introduzca el electrodo al tubo.
Haga medidas de pH para la reacción a los siguientes tiempos: 15 s, 30 s y 1, 1.5, 2, 3, 5, 7, 10, 12, 14, 16, 18 y 20 min respectivamente.
R1 *R1: Guarde los residuos en frasco etiquetado, en la siguiente sesión la reacción se habrá llevado a cabo al 100%. Los residuos son biodegradables y no tóxicos. Depositarlos en la tarja.
s
Figura 1.- Montaje experimental. Datos de seguridad de los reactivos: Acetato de Etilo
Hidróxido de Sodio:
Resultados: Tabla numero 2: Resultados experimentales de la Hidrolisis de Acetato de
sodio con NaOH. Tiempo 0 15 s 30 s 1 min 1.5 min 2 min 3 min 5 min
pH 13.03 12.87 12.79 12.71 12.64 12.59 12.49 12.35
Tiempo (min) 7 10 12 14 16 18 20
pH 12.24 12.12 12.06 12.00 11.95 11.91 11.87
Análisis de resultados:
Grafico 1.- pH en funcion del tiempo 13 12.8 12.6 H12.4 p
y = 0.0025x2 - 0.0945x + 12.801 R² = 0.9888
12.2 12 11.8 0
5
10
15
20
25
Tiempo (min)
Grafico 1.- pH en función del tiempo Con ayuda del grafico anterior podemos determinar que el pH a tiempo cero es de 12.8, el cual no es muy distinto al pH medido experimentalmente a tiempo 0 (13.03). Es este caso se trabajará con el valor medido experimentalmente. Las soluciones de Acetato de Etilo e Hidroxido de Sodio fueron preparadas a la misma concentración para todo el grupo, Siendo [C4H8O2]=0.2041M [NaOH]=0.1721M
Tabla 3: Tabla de Variación de Cantidades Molares C4H8O2 + Inicio: Agrega: Reacciona Equilibrio t=0 t=t t=∞
[C4H8O2] x [C4H8O2]-x 0.2041M 0.2041M-x
NaOH [NaOH] x [NaOH]-x 0.1721M 0.1721M-x
-------->
C2O2H3Na +
C2H5OH
x
x
x
x
Tiempo 0 ¼ ½ 1 1½ 2 3 5 7 10 12 14 16 18 20
pH 13.03 12.87 12.79 12.71 12.64 12.59 12.49 12.35 12.24 12.12 12.06 12.00 11.95 11.91 11.87
pOH 0.97 1.13 1.21 1.29 1.36 1.41 1.51 1.65 1.76 1.88 1.94 2 2.05 2.09 2.13
[OH-1] (M) 10-0.97 10-1.13 10-1.21 10-1.29 10 -1.36 10-1.41 10-1.51 10-1.65 10-1.76 10 -1.88 10 -1.94 10 -2 10 -2.05 10 -2.09 10 -2.13
Ln[OH-1] -2.2335 -2.6019 -2.7861 -2.9703 -3.1315 -3.2466 -3.4769 -3.7992 -4.0525 -4.3288 -4.4670 -4.6051 -4.7202 -4.8124 -4.9045
1/[OH-1] (M-1) 9.3325 13.4896 16.2181 19.4984 22.9086 25.7039 32.3593 44.6683 57.5439 75.8577 87.0963 100 112.2018 123.0268 134.8962
Tabla numero 3: Cálculo de la concentración remanente de hidróxido de sodio
Grafica 2.- [OH] en funcion del tiempo 0.12 0.1 0.08 ] 0.06 H O [
0.04 0.02
y = -0.0033x + 0.0579 R² = 0.63
0 0
5
10
15
20
-0.02
Tiempo (min)
Grafico 2.- [OH] Vs tiempo, orden 0
25
Grafico 3.- Ln[OH-] en funcion del tiempo 0 0
5
10
15
20
25
-1
-2 ] H O-3 [ n L
-4 y = -0.1183x - 2.8757 R² = 0.9003
-5
-6
Tiempo (min)
Grafico 3.- Ln[OH] Vs tiempo, orden 1
Grafica 4 1/[OH] en funcion del tiempo 160 140 120 ] 100 H O 80 [ / 1 [
60
y = 6.1532x + 13.218 R² = 0.9991
40 20 0 0
5
10
15
Tiempo [min]
Grafico 4.- 1/[OH] Vs tiempo, orden 2
20
25
Con ayuda de los datos obtenido y aplicando el método integral grafico el cual nos dice que se deben graficar [OH- ], ln [OH- ] y 1/ [OH- ] vs tiempo, al hacer la regresión lineal de cada uno de los gráficos podemos observar que la cinética de hidrólisis de acetato de etilo le corresponde un orden de reacción 2, ya que su regresión lineal fue la más cercana a la unidad (0.9991) La ecuación cinética para la reacción es x =[OH-]o - [OH]t
Tabla numero 4: Datos para la determinación del orden de reacción Tiempo X 0 15s 30s 60s 90s 2 min 3 min 5 min 7 min 10 min 12 min 14 min 16 min 18 min 20 min
0 0.0979 0.1104 0.1208 0.1284 0.1331 0.1411 0.1497 0.1547 0.1589 0.1606 0.1621 0.1631 0.1639 0.1646
− ] [ [[−] ] 0 0.8413 1.0257 1.2103 1.3707 1.4851 1.7140 2.0390 2.2916 2.5678 2.7057 2.8454 2.9508 3.0439 3.1331
[−][−] 0 7.6665 10.3968 13.6826 17.0727 19.8304 26.4474 38.8322 51.6606 69.9470 81.1459 94.1894 105.3005 116.1406 127.5227
Grafica 5: X en función del tiempo 0.2 0.18 0.16 0.14 0.12
) M 0.1 ( X
y = 0.004x + 0.1047 R² = 0.433
0.08 0.06 0.04 0.02 0 0
5
10
15
20
25
20
25
Tiempo (min)
Grafica 6:
en funcion del tiempo
4 y = 0.1231x + 1.0436 R² = 0.8474
3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0
5
10
15
Tiempo (min)
Grafica 7:
en funcion del tiempo
140 120 100 80
y = 6.151x + 6.7793 R² = 0.9975
60 40 20 0 0
5
10
15
20
Tiempo (min)
Conclusiones: Anexos: Cálculos para preparar las disoluciones: -
Acetato de Etilo:
Peso molecular: 88.11 g/mol Densidad: 0.900 g/mL Ensayo: 99.9%
88.11 ) ( 100 )( 1 ) = 0.489 = 25 (0.2 )( 1000 1 99.9 0.900 -
Hidróxido de sodio
Peso molecular: 40 g/mol Densidad: Ensayo: 98%
40 )(100 ) = 0.204 = 25 (0.2 )( 1000 1 98
25
Bibliografía:
