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HIDRLISIS ACIDA DE ACETATO DE ETILO1. OBJETIVOS: Experimentar y determinar la cintica de la reaccin de hidrlisis acida del acetato de etilo. Determinar la constante de velocidad de reaccin y su dependencia de la energa de activacin y la temperatura. Comprender la importancia de conocer el orden de una reaccin para establecer su posible mecanismo.

2. FUNDAMENTO TEORICO:2.1. CINETICA QUIMICA:

La cintica qumica estudia y postula mecanismos de reaccin basndose en valores experimentales de concentracin de reactivos y/o productos, tiempo, temperatura, concentracin de catalizador, de electrolitos, etc.Por medio de la termodinmica es posible predecir la ocurrencia de reacciones, pero no se habla de un aspecto que es de suma importancia y que tiene relacin con el tiempo en el cual se llevan a cabo estos procesos. La cintica qumica da cuenta de este aspecto y por tanto define la velocidad con que se lleva a cabo una reaccin.

2.2. VELOCIDAD DE REACCION QUIMICA:

La velocidad de una reaccin qumica en la medida de la rapidez con la que se consumen los reactantes o se forman productos. Dicha rapidez nos indica la variacin de la concentracin de reactantes o productos por unidad de tiempo.

Generalmente, la concentracin se expresa en mol por litro (mol/L) o concentracin molar, pero para los gases, en ocasiones, pueden usarse unidades de volumen (L, mL, etc.) o unidades de presin (atm, mmHg, Pa, etc.). La unidad de tiempo puede ser un segundo, un minuto, una hora o incluso un ao, dependiendo de que la reaccin sea rpida o lenta.

Cuando los reactantes se consumen con el transcurrir del tiempo, la variacin de concentracin es de disminucin, mas cuando los productos se forman con el tiempo, la variacin de concentracin es de aumento.

Se denomina reaccin elemental la que se efecta en un solo paso. La relacin entre la velocidad de reaccin y la concentracin de los diferentes reactivos y productos aporta informacin til para deducir las reacciones elementales que suceden a nivel molecular, as como la secuencia de dichas reacciones llamada mecanismo de reaccin.La velocidad de una reaccin qumica se considera siempre como una cantidad positiva. Dada la reaccin:

La velocidad v se define, a temperatura constante, como la variacin de la concentracin de cualquiera de las sustancias intervinientes en funcin del tiempo:

Siendo las concentraciones molares de las sustancias respectivas y a, b, c y d los coeficientes estequiomtricos de la reaccin. La velocidad de reaccin es funcin de las concentraciones de los reactivos y productos y puede expresarse segn la siguiente ecuacin:

Siendo k la constante de velocidad de reaccin y los rdenes de reaccin con respecto a A , B, C y D respectivamente.El orden general de la reaccin (n) es la suma de los rdenes parciales de cada reactivo:

La ecuacin de velocidad de reaccin se puede determinar nicamente con medidas experimentales y no puede deducirse de la molecularidad de la ecuacin qumica.

2.3. FACTORES QUE DETERMINAN LA VELOCIDAD DE REACCION:

La razn por la que una reaccin qumica es rpida, lenta o muy lenta depende de diversos factores y entre los ms importantes consideramos los siguientes:

Naturaleza de los reactivos.

Grado de divisin de slidos y lquidos.

Temperatura.

Concentracin de sustancias reaccionantes.

Presencia de catalizadores.

Por ejemplo:

2.3.1. Una pieza metlica de hierro se oxida con relativa facilidad segn la ecuacin:

4Fe (s) + 3O2 (g) 2Fe2O3(S)

En cambio, una pieza metlica de plata se oxida con mucha lentitud, segn:4Ag (s) + O2 (g) 2Ag2O(S)

La razn es que el hierro (Fe) es mas reactivo (ms activo) que la plata, por lo tanto, se oxida ms fcil (pierde electrones con mayor facilidad.)

2.3.2 Es importante tambin el grado de divisin de los slidos (mayor rea superficial)

2.4 HIDROLISIS DEL ACETATO DE ETILOLa hidrlisis del acetato de etilo se conduce lentamente en agua pura, aumentando su velocidad en presencia de cidos o bases.

Se considera que en soluciones diluidas, la velocidad de reaccin es proporcional a la concentracin del acetato de etilo ya que la concentracin del agua es casi constante y las concentraciones de acido actico y del etanol son pequeas comparadas con las del acetato de etilo.Por lo tanto, se puede medir la velocidad de la reaccin como funcin de la concentracin del reactante (acetato de etilo) y considerando la cintica de esta reaccin es de primer orden, se tiene la siguiente expresin:

Donde:K= constante especifica de la reaccin, Y resolviendo la ecuacin diferencial.

Donde: es el tiempo de duracin de la reaccin, s.

3. DATOS

3.1 Datos Bibliogrficos

SUSTANCIA

Ftalato cido de sodio (KHP)204.23

0.89488.11

3.2 Datos Experimentales T = 37 C

t(min)VNaOH(ml)

024.25

112725.1

203025.6

300425.7

T = 30 C

t(min)VNaOH(ml)

024.3

100524.4

202524.9

302625.4

T = 42CT = 45 C

t(min)VNaOH(ml)t(s)VNaOH(ml)

023.35024.2

102523.4102027

203523.5202027.6

305825302328.3

Estandarizacin de NaOH

Masa ftalato de sodio (gr)0.5

Volumen de NaOH (ml)13.1

4. TRATAMIENTO DE DATOS

Antes de realizar los puntos pedidos en la gua de laboratorio, debemos de realizar algunos clculos:

Hallaremos la concentracin del NaOH empleada en la experiencia mediante la titulacin del NaOH con KHP

De la primera toma de datos, tenemos

mftalato de sodio = 0.5gr VNaOH = 13.1 ml

Sabemos que en el punto de equivalencia se cumple:

MPodemos decir que la concentracin del NaOH es 0.1869M

Una vez obtenida la concentracin del NaOH, procedemos a obtener la concentracin del HCl mediante la relacin:

M

De la misma manera hallamos la concentracin inicial del acetato de etilo, mediante la siguiente relacin:

Hallamos la a travs del tiempo, utilizando la titulacin cido-base ya que

Entonces la concentracin del acetato de etilo a travs del tiempo ser:

Una vez obtenida esta relacin podremos calcular lo pedido.

a. Representar en forma grfica la concentracin final del acetato de etilo respecto al tiempo transcurrido de reaccin para cada condicin de temperatura.

Para T=30 C

T(min)VNaOH(ml)

024.30.48331

100524.40.47958

202524.90.46093

302625.40.44228

Obtenemos la siguiente grfica

Para T=37 C

t(min)VNaOH(ml)

024.250,4852

112725.10,4535

203025.60,4348

300425.70,4311


Para T=42 C

t(min)VNaOH(ml)

023.350.51875

102523.40.51688

203523.50.51315

3058250.4572


Para T=45 C

t(min)VNaOH(ml)

024.20,48704

1030270,3826

202027.60,36022

302328.30,33411


b. Representar en forma grfica el logaritmo neperiano de la concentracin final del acetato de etilo respecto al tiempo transcurrido de reaccin para cada condicin de temperatura.

Para T=30 C

t(min)VNaOH(ml)

Ln

024.30.48331-0,727097009

100524.40.47958-0,734844558

202524.90.46093-0,774509091

302625.40.44228-0,815812113


Para T=37 C

t(min)VNaOH(ml)

Ln

024.250,4852-0,656333207

112725.10,4535-0,65994454

203025.60,4348-0,667187079

300425.70,4311-0,782634347


Para T=42 C

t(min)VNaOH(ml)

Ln

023.350.51875-0,656333207

102523.40.51688-0,65994454

203523.50.51315-0,667187079

3058250.4572-0,782634347


Para T=45 C

t(min)VNaOH(ml)

Ln

024.20,48704-0,719409024

1030270,3826-0,960765222

202027.60,36022-1,021040323

302328.30,33411-1,096284999


c. Para cada temperatura y segn la ecuacin (2) determine, k, constante especfica de la reaccin de hidrlisis, use el mtodo de mnimos cuadrados.

Planteando la ecuacin para una determinada temperatura:

Ln Cfacetato de etilo = Ln Ciacetato de etilo - ktK: constante especifica de la reaccin, s-1Asignando como: Y = Ln Cfacetato de etilo , y X= tiempo (t), entonces se propone una ecuacin lineal:Y = aX + b; donde: a, b son constantes.aplicando el mtodo de mnimos cuadrados se tendra:

; para este caso: n=4

Calculando k para la temperatura de 30C

iXiYi

10-0,727097009

2605-0,734844558

31225-0,774509091

41826-0,815812113

a x 4 + b x ( 3656) = (-3.052262771) a x (3656) + b x (5200926) = (-2883.027512),resolviendo este sistema de ecuaciones tenemos: a =-0.7172220358 y b =-0.0000501571 ,con estos datos de a y b tenemos:a =-0.7172220358 = -k k = 0.7172220358.


iXiYi

10-0,723194102

2687-0,790760009

31230-0,832869124

41804-0,841415197

a x 4 + b x ( 3721) = (-3.188238432) a x (3721) + bx(5239285) = (-3085.594164) ,resolviendo este sistema de ecuaciones tenemos: a =-0.7344601971 y b =-0.000067293104 ,con estos datos de a y b tenemos:a =-0.7344601971 = -k k = 0.7344601971.


iXiYi

10-0,656333207

2625-0,65994454

31235-0,667187079

41858-0,782634347

a x 4 + b x ( 3718) = (-2.766099173) a x (3718) + bx(5368014) = (-2690.575997) ,resolviendo este sistema de ecuaciones tenemos: a =-0.6334414933 y b =-0.00006248876 ,con estos datos de a y b tenemos:a =-0.6334414933= -k k = 0.6334414933.


iXiYi

10-0,719409024

2630-0,960765222

31220-1,021040323

41823-1,096284999

a x 4 + b x ( 3673) = (-3.797499568) a x (3673) + bx(5208629) = (-3849.478837) ,resolviendo este sistema de ecuaciones tenemos: a =-0.7681029181 y b =-0.0001974102629 ,con estos datos de a y b tenemos:a =-0.7681029181= -k k = 0.7681029181.

Podemos determinar k para cada temperatura

T (c)K (s-1)

300.7172220358

370.7344601971

420.6334414933

450.7681029181

d. Representar en forma grfica la constante especfica k, respecto a la inversa de la temperatura (k-1) y por el mtodo mnimos cuadrados determine los parmetros que definen la ecuacin de Arrhenius

De los datos obtenidos en la tabla

T (c)T (k-1)K (s-1)

300.00329870.7172220358

370.00322420.7344601971

420.00317310.6334414933

450.00312350.7681029181

Debido a que el tercer dato generara un desajuste de la curva se opta por omitirlo pues distorsiona la grafica por lo que se trabajara con:

T (c)T (k-1)K (s-1)

300.00329870.7172220358

370.00322420.7344601971

450.00312350.7681029181

La grfica obtenida es

Comparamos la ecuacin de Arrhenius

Con la obtenida experimentalmente

Y comparando obtenemos:

A = 2.627Ea= 394.28x8.31= 3276.4668 KJ/mol

5. DISCUSIN DE RESULTADOS:

A medida que pasa el tiempo y aumenta la temperatura gastamos ms volumen de NaOH en la titulacin.Esto debido a la formacin del acido actico.

Trabajamos con una reaccin en la cual la combinacin de los reactivos es de 1 a 1.

La reaccin de hidrlisis del acetato de etilo es relativamente lenta, tal es as que puede ser detenida momentneamente a agregar el agua helada. El cido clorhdrico cumple la funcin de catalizador, ya que sin ella la reaccin sera ms lenta. La reaccin se favorece al agregar un catalizador (el cido) el cual no reacciona solo acelera el proceso de reaccin.

6. CONCLUSIONES:

Las concentraciones de acetato de etilo van disminuyendo a medida que pasa el tiempo debido a la formacin de acido actico por intermedio del catalizador HCl Los resultados obtenidos fueron con menor error ya que la concentracin de HCl se homogenizaron para un mejor manejo de datos. La temperatura es un factor importante en la velocidad de reaccin ya que a mayor temperatura mayor es la formacin de productos y mayor la disociacin de reactantes. El mejor ajuste para determinar la constante de velocidad es cuando el valor de a=1 teniendo la forma de una ecuacion lineal. El acido clorhdrico es un buen agente catalizador acelerando la reaccin para la formacin del acido actico sin presentar ninguna reaccin. Debido pequeo que es la constante de hidrlisis la concentracin del acetato disminuye lentamente. La cintica qumica queda determinada por dos factores principales la energa de activacin y el factor de frecuencia.

7. RECOMENDACIONES: Al colocar el erlenmeyer con la mezcla en el bao termoatizado, no retirarlo por ningn motivo ya que habra cambios en la temperatura. Una vez que se encienda el cronmetro no apagarlo hasta terminar la prctica. Unos minutos antes de extraer los 5 ml de solucin, mida el agua helada y tngala lista en el erlenmeyer de 125 ml En el proceso de titulacin ser muy cuidadoso en las medidas ya que la reaccin es lenta las medidas influyen en los clculos Una vez extrado los 5 ml de solucin vuelva a tapar el erlenmeyer con el tapn de jebe ya que estas presentan evaporaciones al ir aumentando la temperatura y ms aun cuando el medio esta a una diferente temperatura la mezcla.

8. BIBLIOGRAFIA

Maron-Prutton. FUNDAMENTOS DE FISICOQUIMICA. 28ava edicin. Mxico. ao 2002 Pg. , 463

Glasstone, Samuel, Tratado de Qumica Fisica,Ed. Aguilar, Madrid,1972

Findlay,A .,Prcticas de Fisicoqumica, 8 edicin, 1986

9. ANEXO

El acetato de etilo es un lquido me con alcohol, acetona, vil, incoloro, olor caracterstico a frutas, muy inflamable. Es poco soluble en agua y misciblcloroformo y ter. Tiene la caracterstica de producir mezclas azeotrpicas binarias y ternarias.

Es obtenido por esterificacin directa del cido actico con alcohol etlico en presencia de un catalizador. El ster crudo formado es neutralizado y purificado por destilacin. El producto obtenido es de calidad grado uretano.

Aplicaciones:

Produccin de tintas de impresin para la industria grafica.

Produccin de thinners y solvente de pinturas en industria de pinturas.

En la industria de adhesivos y colas derivados de la celulosa.

En la industria alimenticia, en productos de confitera, bebidas, dulces.

En esencias artificiales de frutas. En la extraccin de cafena a partir del caf.

Remocin de sustancias resinosas en la industria del caucho.

En la elaboracin de cueros artificiales y para revestir y decorar artculos de cuero.

Disolvente de compuestos utilizados para revestir y decorar objetos de cermica.

Solvente para la elaboracin de varios compuestos explosivos.

En la industria fotogrfica, como solvente para la fabricacin de pelculas a base de celulosa.

Ingrediente de preparaciones cosmticas (perfumes, esmaltes, tnicos capilares) y farmacuticas.

En la industria del papel, para la elaboracin de papeles aprestados y para recubrir y decorar objetos de papel.

En la industria textil, para la preparacin de tejidos de lana para teido. En procesos de limpieza y para la elaboracin de textiles aprestados.

Reactivo para la manufactura de pigmentos.

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