qwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyui opasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfgh jklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvb nmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwer Universidad Autónoma tyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopas de San Luis Potosí dfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzx cvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmq Facultad de Ciencias Químicas wertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuio Reacción de saponificación pasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghj klzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbn mqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwerty uiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdf ghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxc vbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmrty uiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdf ghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxc 9 de Noviembre del 2012
Dalila Lucila Estrada Guzmán Miriam del Carmen Monsiváis Rebolloso Oscar Arturo Granados Barberena
SAPONIFICACIÓN DEL ACETATO DE ETILO
Contenido 1.
INTRODUCCION ................................................................................................................................................3
2.
REACCION DE SAPONIFICACION .......................................................................................................................3
3.
2.1.
Propiedades físicas y químicas de los compuestos. .................................................................................3
2.2.
Termodinámica de la reacción .................................................................................................................5
2.3.
Cinética de la reacción ..............................................................................................................................5
EXPERIMENTACION: .........................................................................................................................................6 3.1.
Objetivo ....................................................................................................................................................6
3.2.
Metodología .............................................................................................. Error! Bookmark not defined.
3.3.
Procedimiento ..........................................................................................................................................6
3.4
Material requerido
4.
TRATAMIENTO DE RESIDUOS. ..........................................................................................................................9
5.
BIBLIOGRAFÍA. ............................................................................................................................................... 10
2
SAPONIFICACIÓN DEL ACETATO DE ETILO
1. INTRODUCCION 2. REACCION DE SAPONIFICACION 2.1.
Propiedades físicas y químicas de los compuestos.
AGUA DESTILADA. El agua destilada es aquella cuya composición se basa en la unidad de moléculas de H2O, a la cual se le han eliminado las impurezas e iones mediante destilación. Debido a su relativamente elevada pureza, algunas propiedades físicas de este tipo de agua son significativamente diferentes a las del agua de consumo diario. Por ejemplo, la conductividad del agua destilada es casi nula (dependiendo del grado de destilación) pues a diferencia del agua del grifo común, carece de muchos iones que producen la conductividad, habitualmente cloruros, calcio, magnesio y fluoruros.
Propiedades físicas y químicas
[1]
Propiedades Características Punto de ebullición 100 Punto de fusión 0 Presión de vapor 23 Densidad 1,00 pH 5-6.5 Conductividad 1,5-4,0 Dureza <1,0 Aspecto: Líquido transparente e incoloro. Olor: Inodoro.
Unidades °C °C hPa (20 °C) g/cm3 0 μmhos/cm
ppm
Materiales que deben evitarse:
Metales alcalinos. Formación de hidrógeno (riesgo de explosión) Metales alcalinotérreos en polvo. Anhídridos. Ácidos fuertes. (ATENCION: Se genera calor). Fósforo. Aluminio en polvo.
Ecotoxicidad.
Ningún daño generado al ambiente si se deja en un medio acuático o terrestre. Grado de NFPA, no dañino a la salud, no inflamable y no reactividad.
Propiedades físicas y termodinámicas de reacción de saponificación de acetato de etilo.
La reacción a realizar es la siguiente: 3
SAPONIFICACIÓN DEL ACETATO DE ETILO ( )() () ( )() ()
Para el estudio termodinámico de esta reacción 1. Compuesto NaOH: Peso molecular: 40 g/mol Punto de ebullición: 138 C (a 760 mm de Hg) Punto de fusión: 318.4 °C Presión de vapor: 1mm (739 °C) Densidad: 2.13 g/ml (25 °C) Solubilidad: Soluble en agua, alcoholes y glicerol, insoluble en acetona (aunque reacciona con ella) y éter. 1 g se disuelve en 0.9 ml de agua, 0.3 ml de agua hirviendo, 7.2 ml de alcohol etílico y 4.2 ml de metanol. pH de disoluciones acuosas (peso/peso): 0.05 %:12; 0.5 %: 13 y 5 %: 14 En la tabla a continuación, se presentan algunas propiedades de disoluciones acuosas de NaOH. PROPIEDADES DE DISOLUCIONES ACUOSAS DE NaOH Punto de congelación Punto de Ebullición Concentración (°C) (°C) (% peso/peso) 5 -4 102 10 - 10 105 20 -26 110 30 1 115 40 15 125 50 12 140 Calor de formación: 100.97 Kcal/mol (forma alfa) y 101.95 Kcal/mol (forma beta) Calor de transición de la forma alfa a la beta: 24.69 cal/g o Temperatura de transición: 299.6 C Energía libre de formación: 90.7 Kcal/ mol (a 25 °C y 760 mmHg) (checar fact conc de acetato de etilo limites)
2. Compuesto CH3OOC2H5: El acetato de etilo es un líquido incoloro característico de los esteres, no residual. Es miscible con hidrocarburos, cetonas, alcoholes y éteres y poco soluble en agua. Densidad: .9 g/ml Peso molecular: 88.11 g/mol Punto de ebullición: 77 ªC Entalpia de formación: -442.92 KJ/mol Energía libre de formación: 328 KJ/mol
3. Compuesto CH3COONa: Densidad: 1.45 g/ml Punto de ebullición: 337 ºC 4
SAPONIFICACIÓN DEL ACETATO DE ETILO Aspecto y color: Polvo cristalino blanco. Olor: Inodoro. Solubilidad en agua: 47 g/ 100 ml Punto de fusión: 324ºC Peso molecular: 82.04 g/mol Entalpia de formación: -709kj/mol Energía libre de formación: 0 Kj/mol 4. Compuesto C2H5OH: Densidad: 0.79 g/ml Punto de ebullición: 78.3 ºC Punto de fusión: 158ºK Peso molecular: 46g/mol Entalpia de formación: -234 KJ/mol Energía libre de formación: -168 KJ/mol
2.2.
Termodinámica de la reacción
La entalpia de reacción: -922 Kj/mol La reacción es exotérmica La energía libre de Gibbs de la reacción: -871 Kj/mol La reacción es espontanea.
2.3.
Cinética de la reacción
Antecedentes:
El término jabón se aplica a las sales de sodio o potasio de varios ácidos grasos, especialmente oleico, esteárico, palmítico, laúrico y mirístico. Las principales materias primas para la fabricación del jabón son el sebo y las grasas. También se consumen grandes cantidades de otros productos químicos, especialmente sosa caústica, carbonato sódico y potasa caústica, así como silicato de sodio, bicarbonato sódico y fosfato trisódico. La reacción química básica para la fabricación del jabón es la saponificación: 3 NaOH + (C17H35COO)3C3H5
3 C17H35COONa + C3H5(OH)3
Aunque en estas reacciones aparezcan derivados del ácido esteárico, éstos se podrían sustituir por los de los ácidos oleico, laúrico o por los de algunos constituyentes ácidos de grasas. El procedimiento industrial consiste en descomponer o hidrolizar la grasa y neutralizar los ácidos grasos con una solución de sosa caústica después de una separación de la glicerina: 5
SAPONIFICACIÓN DEL ACETATO DE ETILO
(C17H35COO)3C3H5 + H2O C17H35COOH + NaOH
3 C17H35COOH + C3H5(OH)3 C17H35COONa + H2O
En esta práctica se efectuará el estudio cinético de la reacción de saponificación del acetato de etilo con sosa. La reacción de saponificación del acetato de etilo es una reacción irreversible que puede representarse del siguiente modo: La reacción de saponificación se realiza en exceso de acetato de etilo. Por lo tanto, la concentración de acetato de etilo puede suponerse constante durante la reacción. Entonces, la velocidad a la que se realiza este proceso va a depender únicamente de la concentración de NaOH en el medio de reacción. 3 ( )() () ( )() ()
(-rA) = k C
m n n Acet C NaOH = k’ C NaOH
m
k’ = k C Acet.
3. EXPERIMENTACION: 3.1.
Objetivo
Simular el comportamiento de un reactor que opera en forma isoterma y semicontinua, utilizando la reacción simple de saponificación del acetato de etilo con hidróxido de sódico en fase homogénea, alimentando en continuo uno de los reactantes (acetato de etilo) sobre el otro que ha sido previamente introducido en el reactor (hidróxido sódico). Estudiar la rapidez con que se desarrolla la reacción
3.2.
Procedimiento
Se va a utilizar una solución de acetato de etilo 0.1 M y como medio básico hidróxido de sodio a diferentes concentraciones. Se planean hacer tres experimentos en los que se va a variara la concentración de hidróxido de sodio: 6
SAPONIFICACIÓN DEL ACETATO DE ETILO Conc. Acetato de Etilo=0.1 M #Experimento Conc. NaOH 1 0.1 M 2 0.2 M 3 0.3 M
Para calcular las concentraciones de acetato de etilo e hidróxido de sodio se muestran las tablas de siguientes con los resultados: Acetato de etilo Conc [M] 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
88.11 g/mol Gramos de acetato de etilo 0.5 (L) 0.75 (L) 1 (L) 4.41 6.61 8.81 8.81 13.22 17.62 13.22 19.82 26.43 17.62 26.43 35.24 22.03 33.04 44.06 26.43 39.65 52.87 30.84 46.26 61.68 35.24 52.87 70.49 39.65 59.47 79.30 44.06 66.08 88.11
Tabla de peso necesario para soluciones de diferente molaridad [M] en gramos de Acetato de Etilo
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SAPONIFICACIÓN DEL ACETATO DE ETILO NaOH Conc [M] 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
40.00 g/mol Gramos de NaOH 0.5 (L) 0.75 (L) 2.00 3.00 4.00 6.00 6.00 9.00 8.00 12.00 10.00 15.00 12.00 18.00 14.00 21.00 16.00 24.00 18.00 27.00 20.00 30.00
1 (L) 4.00 8.00 12.00 16.00 20.00 24.00 28.00 32.00 36.00 40.00
Tabla de peso necesario para soluciones de diferente molaridad [M] en gramos de Hidróxido de Sodio
Experimento: En primer lugar, para el primer experimento se preparará 0.750 L de una disolución de acetato de etilo 0,1 M y 0.750 L de NaOH 0,1 M. A continuación se añadirá al reactor 0.750 L de la disolución preparada de acetato de etilo. Seguidamente, se colocará la sonda de pH dentro del reactor de modo que quede bien sumergida en el medio de reacción pero sin peligro de que el agitador pueda chocar con ella cuando comience a girar a 200 rpm. Por último, se añade la disolución de NaOH al medio de reacción de modo que el flujo de entrada sea de 1 ml/s. En el momento en que se comience a añadir el NaOH se comienza a contabilizarse el tiempo con un cronómetro. Se trabajará a temperaturas 25°C. Se tomarán datos de pH con intervalos de 30 segundos durante 12.5 min minutos, o hasta que el valor de pH del medio se mantenga constante. 3 Para los otros dos experimentos se va a seguir el mismo procedimiento, cambiando únicamente la concentración de NaOH. 3.4 Material requerido
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SAPONIFICACIÓN DEL ACETATO DE ETILO
En la figura 1 se muestra la instalación experimental utilizada para la saponificación del acetato de etilo. La reacción se llevará a cabo en un reactor de mezcla perfecta (1) agitado continuamente (3). La temperatura de dicho reactor se mantendrá constante mediante una camisa conectada a un baño termostatizado (4). El pH-metro (2) indicará la evolución del pH durante la reacción. 3
Figura 1. Instalación experimental.
Además se van a utilizar dos bombas de diafragma para el fluido de servicio que circulara por la chaqueta y para alimentar el reactivo. También se utilizaran dos tanques uno de ellos será para alimentar el reactivo. Recirculador para temperaturas menores a la ambiente.
Balanza analítica digital Cronometro Vasos de precipitados 3 vasos de 1.0 L o 2 vasos de 0.5 L o Pipetas de 1ml y 0.5 ml Matraz Erlenmeyer o 1 matraz de 500 ml 9
SAPONIFICACIÓN DEL ACETATO DE ETILO 1 matraz de 250 ml 2 probetas de 100 ml 2 termómetros de mercurio 1 piceta o
Reactivos:
6 L de agua destilada 18 g de NaOH 20 g de Acetato de etilo
4. TRATAMIENTO DE RESIDUOS.
5. BIBLIOGRAFÍA. 1. Hoja de datos de seguridad. CTR scientific. 2. http://www.t3quimica.com/pdfs/34i_aigua_destilada.pdf 3. www.ittoluca.edu.mx/.../PRACTICA%20DE%20REACTORES.doc ESCRITO DE REQUISITOS Diseño experimental, la reacción, con antecedentes y el análisis termodinámico de evolución de reacción. Para determinar el avance de reacción, para la simulación y validarlo, para el reactor de semi-lote. El semilote depende del tiempo que está determinado por la formula tr, sustitución y se llega a la ecuación y el volumen va a estar variando. Antecedentes de reacción. Determinar los valores termodinámicos puntualmente, con temperatura en grafica. Especificar el experimento, factibilidad de la reacción de semi-lote, en los datos cinéticos. Después de plantear lo que se tienen que hacer, llevar el reactor hasta 1500 ml- 500ml, elegir concentraciones, cuantos experimentos, cuanto de cada compuesto (para comprar material). Cálculos elaborados y comprensibles. Justificar porque se usa conductividad y como transformarla en concentración, lista de material a ocupar que tipo de termómetros, vasos de precipitado para soluciones, cálculos para soluciones. Se trabajara agua destilada, evaluar qué diferencia hay entre las soluciones, preparadas. Se puede trabajar con reactivos en exceso. Para operar, se tiene que mandar al profe. Las calibraciones no hay problema, ni con los flujos de entrada.
[email protected] Sé que van a hacer con los productos, cuantos desechos y que se harán con ellas. Verificar que no sean tóxicos para tirarlos, factible obtener los datos cinéticos en semi-lote, cálculos de cómo son las concentraciones en el equilibrio, velocidad con Arrenius. Se entrega el viernes, con la maestra alma. Evaluar y saber si las K son reales. 10
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