Departamento de Ingeniera Qumica y Bioqumica

Materia: Laboratorio Integral II

Equipo: 1

Reporte de la prctica No. 6

NombreCruz Escalante MarisolDaz Ziga Ruth del CarmenFajardo Martnez Marlen AreliHerrera Ramrez Dulce AraceliMndez Monzn Ana RosaZamora Garca Rojas Deneb

Realizada: 7

Repor

Profesor: M.C. Jos Luis Gonzlez Zrate

Departamento de Ingeniera Qumica y Bioqumica

Materia: Laboratorio Integral II

Grupo: 654A

Equipo: 1- Lunes Saln T-211

Reporte de la prctica No. 6 "Estudio cintico de la hidrlisis del

acetato de metilo"

Integrantes:

Nombre No. ControlCruz Escalante Marisol 11070024Daz Ziga Ruth del Carmen 10070555Fajardo Martnez Marlen Areli 11070077Herrera Ramrez Dulce Araceli 11070040Mndez Monzn Ana Rosa 11070248Zamora Garca Rojas Deneb 11070396

Realizada: 7 de Octubre del 2013

Reportada: 14 de Octubre del 2013

Profesor: M.C. Jos Luis Gonzlez Zrate

1

Departamento de Ingeniera Qumica y Bioqumica

Estudio cintico de la hidrlisis del

No. Control 11070024 10070555 11070077 11070040 11070248 11070396

2

PRCTICA 6

"ESTUDIO CINTICO DE LA HIDRLISIS DEL ACETATO DE

METILO"

1 OBJETIVO:

Determinar la constante de velocidad para la hidrlisis del acetato de metilo y demostrar que

la reaccin sigue una cintica de primer orden.

2 MARCO TERICO

La cintica qumica es una rama de la qumica fsica que se ocupa del estudio de las

velocidades de las reacciones qumicas y el efecto de las condiciones fsicas que influyen

sobre stas. El estudio de los factores que afectan la velocidad de una reaccin qumica; esto

es, sobre la secuencia de pasos que dan lugar a la formacin de productos, as como la

generacin o ausencia de productos intermedios.[1]

La velocidad de reaccin se define como el cambio de nmero de moles (debido a la reaccin)

de un reactante cuando ste se consume o de un producto cuando ste se forma, por unidad de

volumen y tiempo de la mezcla reaccionante; lo anterior puede expresarse de la siguiente

manera:[2]

ri=

=

(1)

Donde ni y Ci son el nmero de moles y la concentracin de la especie qumica "i"

respectivamente. Si "i" fuese un producto, ri sera positiva mientras que para un reactivo, ri

sera negativa. Algunos de los factores que afectan la velocidad de reaccin son: la naturaleza

de los reactivos, la temperatura, la presin, la concentracin de reactivos, alguna fuente

luminosa o la presencia de algn catalizador. Es importante mencionar que al menos hasta este

momento, tanto la velocidad de reaccin como el orden de sta no es posible predecirlos

numricamente, sino que deben ser determinadas con los datos obtenidos experimentalmente

ya sea en el laboratorio a pequea escala o en planta piloto. Esta informacin se analiza y es

entonces cuando se desarrollan los clculos para finalmente, dimensionar un reactor de

aplicacin industrial con base al estudio cintico previo.

En algunas reacciones, la velocidad resulta proporcional a las concentraciones de los reactivos

elevadas a una potencia. As, si la velocidad es directamente proporcional a la primera

potencia de la concentracin de un solo reactivo, se dice que la reaccin es de primer orden. El

trmino segundo orden se aplica a dos tipos de reacciones; a aquellas cuya velocidad es

proporcional al cuadrado de una sola concentracin y a aquellas otras cuya velocidad es

3

proporcional al producto de la primera potencia de dos concentraciones de diferentes

reactivos. As:

V= K [A]a[B][C] (2)

En la ecuacin 2 se dice que la reaccin es de orden respecto al reactivo A, de orden

respecto B, de orden respecto a C y de orden global ++. [3]

En esta prctica, se estudiar a nivel laboratorio la hidrlisis del acetato de metilo, la cual es

de primer orden y ser catalizada por iones provenientes del cido clorhdrico, es una reaccin

que transcurre a una velocidad aceptable en el rango de temperatura de 25 a 50 C. Durante el

transcurso de la reaccin se formar cido actico, el cual puede ser fcilmente monitoreado a

travs del tiempo mediante titulacin de ste con hidrxido de sodio.

CH3COOCH3(l) + H2O(l) CH3COOH + CH3OH

3 MATERIAL Y EQUIPO

Cantidad Descripcin 1 Parilla de calentamiento con agitacin 1 Vaso de precipitados de 1000 ml 10 Matraces Erlenmeyer de 250 ml 2 Termmetros para 100 C 2 Probeta de 100 ml 1 Charola de plstico para 10 matraces 2 Pipetas volumtricas de 5 ml 2 Soportes universales 1 Bureta de 50 ml 1 Pinas para bureta 1 Agitador magntico 1" 1 Pinzas para tubo de ensaye 1 Nuez doble

250 ml HCl 1N 1 Pizeta con agua destilada

1 l NaOH 0.2N 1 frasco Indicador de fenolftalena

4 METODOLOGA

Depositar 100 ml de HCl 1N en un matraz de 250 ml y agregar el agitador magntico; ste

ser el reactor.

Atm, 35-50 C

HCl

4

Calentar la solucin de HCl en el matraz a bao mara colocando el matraz en el vaso de

precipitados de 1000 ml con agua corriente y ste a su vez en la parilla de calentamiento

(Figura 6.1). Encender la parilla sin calentar de manera excesiva. Colocar el termmetro y

controlar la temperatura a un valor constante entre 35 y 55 C.

Figura 6.1. Calentamiento del matraz que contiene la solucin.

Colocar en cada uno de los matraces restantes 75 ml de agua destilada, una vez hecho esto se

colocan en la charola, agregar agua corriente y hielo para obtener una temperatura menor a los 10 C

(Figura 6.2).

Figura 6.2. Ajuste de la temperatura de los matraces.

Una vez ajustada la temperatura del HCl del matraz a un valor constante de 50C, se comienza la

agitacin, tomar 5 ml de Acetato de Etilo, agregar al matraz e iniciar el conteo en el cronmetro.

Transcurridos 5 minutos tomar 5 ml de la mezcla reactiva (Figura 6.3), depositarlos a un

matraz con agua fra, agregar 3 gotas de indicador fenolftalena y titular con NaOH 0.2 N.

Figura 6.3. Medicin de la mezcla reactiva.

5

Tomar alcuotas de la mezcla reactiva cada 10 minutos a partir de la primera toma durante 1

hora y despus cada 20 minutos durante la segunda hora del experimento.

Se procede a titular las mezclas (Figura 6.4), como tambin se deber titular la solucin de

HCl colocando 5 ml de sta solucin a un matraz con agua fra; para su titulacin con NaOH

0.2N.

Figura 6.4. Titulacin de las mezclas reactivas.

Llevar el registro del tiempo de cada muestra as como el volumen empleado para la titulacin

de la misma.

5 ECUACIONES EMPLEADAS

=

(3)

n=

. . (4)

C=

(5)

V1C1=V2C2 (6)

V= -

(7)

V= k (8)

y= mx + b (9)

6 RESULTADOS

Determinacin de la concentracin molar inicial del acetato de metilo en el reactor por

picnometra.

Peso del picnmetro vaco= 19.1101 g

Peso del picnmetro lleno= 42.4381 g

6

Volumen del picnmetro=V1= 25 ml

PM CH3COOCH3= 74.08

V2= 100 ml de HCl + 5 ml de CH3COOCH3= 105 ml

Masa solucin= 42.4381 g - 19.1101 g = 23.328 g

Con la ecuacin (3) se calcula la densidad

=

=

.

= 0.9331

Con ecuacin (4) se obtiene los moles

n=

. . =

.

.

=0.3149 mol

De la ecuacin (5) se obtiene la concentracin C1

C1=

=

.

(

) = 12.59

De ecuacin (6) despejar C2

C2= .(.

)

(

)

= 2.99

Con los datos obtenidos experimentalmente se completa la tabla 1.

Tabla 1. Registro de los datos obtenidos durante el experimento.

t, min Vt, cm3 V - Vt, cm3 Log 10(V- Vt) 0 24.4 22.8 1.358 21 25.8 21.4 1.330 75 29.3 17.9 1.253 119 31.7 15.55 1.190

De acuerdo con los datos de la tabla anterior se realiza la grfica 1, que indicar si la reaccin

es o no de primer orden.

7

Grfica 1. Representacin de primer orden para la hidrlisis del acetato de metilo.

t, (min) Log 10(V- Vt) 0 1.358 21 1.330 75 1.253 119 1.190

Como el factor correlacin R2 es cercano a 1 entonces podemos decir que la reaccin de

hidrlisis del acetato de metilo es de primer orden.

Con ayuda del valor de la pendiente de la recta se obtiene el valor de k.

.= m

.= -0.00146

k= 0.00336 min -1

Con la ecuacin (8) se obtiene la velocidad de reaccin.

V= k

Como C2=

V= (0.00336 min -1)( 2.99

)(

)

V= 0.000182

R = 0.999

y = -0.00146x + 1.358

1.18

1.2

1.22

1.24

1.26

1.28

1.3

1.32

1.34

1.36

1.38

0 20 40 60 80 100 120 140

Log

10(

V-

Vt)

t ,(min)

8

7 OBSERVACIONES

Para esta prctica se deben cuidar los factores como la temperatura, tiempo y exactitud en el

volumen al momento de agregar el NaOH a la bureta.

Anotar correctamente el volumen que se obtuvo, a la hora de la titulacin, el vire de la

fenolftalena, as como tambin la temperatura del agua destilada agregada en los matraces

que se deben encontrar a una temperatura menor de 10 C.

8 RESUMEN

Como primer paso se debe armar el equipo de titulacin, preparar la solucin de agua-HCl

calentarla a una temperatura y tratar de que esta prevalezca constante, que no sobrepase los 55

C.

Ya que se encuentre a temperatura constante se agregan 5ml de acetato de metilo a la solucin

que se encuentra en la estufa. A los matraces que previamente tienen una temperatura menor a

10 C se les agrega 5 ml de la solucin calentada, se agregan 5 gotas de fenolftalena, se titula

hasta que se obtenga el vire. No olvidar hacer la titulacin para la solucin de HCl para

obtener el Vo que es el volumen inicial en un tiempo cero.

Con los valores registrados se grafica, con ello se obtiene la pendiente y despus de esto se

obtiene k para despus determinar el valor de la velocidad de reaccin.

9

8 BIBLIOGRAFA

[1] Diccionario de qumica, coleccin de la ciencia, Editorial Norma (2001), p.56.

[2]Smith, VanNessyAbbott; IntroduccinalaTermodinmica, EditorialMcGraw Hill