reporte 1 fisicoquímica v, 2012-ii casi completo

8/2/2019 Reporte 1 Fisicoqumica V, 2012-II casi completo

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Universidad Nacional Autnoma de Mxico

Facultad de Estudios Superiores Cuautitln

Por mi raza hablara el espritu

LABORATORIO DE FSICO-QUMICA V CINTICA QUMICA YCATALISIS

Reporte experimental 1: Cintica de la hidrlisis de acetato de etilo

Nombre del profesor:Marina Vargas RodrguezNumero de equipo: 1Integrantes:Fragoso Canales ErickLen Gmez Ral ArturoMartnez Rosas IreneRodrigo Sandoval PrezSemestre: 2012-II

Fecha de realizacin de la prctica experimental:20 de Febrero de 2012

Fecha de entrega del reporte experimental:27 de Febrero de 2012


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Introduccin:La Cintica Qumica, es la parte de la Fsico-qumica que se encarga del estudio de larapidez de las reacciones qumicas, as como de su mecanismo de reaccin y de los

modelos matemticos obtenidos por medio de datos experimentales.

De forma adicional tiene como objetico el estudio de los factores que influyen en la

rapidez de un proceso qumico, estos son:

Temperatura Concentracin Adicin de catalizadores pH Fuerza inica. Constante dielctrica. Cambio de disolventes.

Entre muchas aplicaciones de la cintica qumica tenemos:

Sntesis qumica o microbiolgica de productos en nivel industrial.

Investigacin de mecanismos de reaccin.

Conservacin de estratos, materias primas, productos qumicos, alimentos, etc. Estabilidad e incompatibilidad. Procesos de absorcin, distribucin y eliminacin de frmacos. Diseo de reactores para la industria qumica.

A la expresin matemtica que relaciona la rapidez de una reaccin se le conoce como

ley de rapidez.

La rapidez de una reaccin qumica se expresa como el cambio de concentracin de un

reactante o producto en funcin del tiempo.

Donde la rapidez est dada por la siguiente relacin:

pPbBaA

BAK

dt

Bd

bdt

Ad

ar

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Donde K es la constante de rapidez, y son los rdenes de reaccin parciales que

corresponden a cada uno de los reactantes. A la suma de + =n se le llama orden de

reaccin global, estos ordenes pueden ser igual a cero, enteros fraccionarios, positivos o

negativos. El orden de reaccin global solo puede ser determinado de formaexperimental por mtodos integrales o diferenciales, entre ellos el mtodo integral

grafico.

A continuacin se expresan la respectivas leyes de rapidez y formas integrales para

diferentes ordenes de reaccin.

Objetivos: Familiarizarse con los estudios de cintica experimental. Estudiar la hidrlisis bsica del acetato de etilo mediante el uso de medidas

conductimetricas. Determinar el orden global y la contante de rapidez de la reaccin haciendo uso

del mtodo integral.

Material y equipo:Material Equipo ReactivosPor equipo:

1 tubo de ensaye20x200mm con tapn.

1 soporte universalcon pinzas.

1 cronmetro 2 pipeta volumtrica 10 mL 3 vaso pp 50 mL 1 piseta

Por grupo: 2matraz aforado 100 mL 1pipeta graduada 2 mL 1 esptula 2termmetro 10-150C 2 barra magntica

Por equipo: 1 conductmetro con

celda. 1 parrilla con

agitador magntico

Por grupo: 100 mL NaOH 0.2M 100 mL C4O2H9 0.2M

Metodologa:1. En el tubo de ensaye limpio y seco, colocar 10 mL de la solucin de NaOH 0.2M,

fije el tubo con el soporte universal.

2. Medir con pipeta volumtrica 10 mL de acetato de etilo y verterlos en un vasopp seco y limpio. Vaciar la solucin medida de acetato de etilo al tubo de ensaye


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y poner en marcha al cronometro en el momento de la mezcla. Inmediatamente

coloque la celda en el tubo.

3. Tomar la lectura de la conductividad para la reaccin a los tiempo 0.5, 1,1.5, 2,3, 5, 7, 10, 13 y 18 minutos a partir del momento inicial de la mezcla. Medir la

temperatura de la mezcla.

4. Una vez hechas las mediciones anteriores, sacar la celda y tapar el tubo deensaye con el tapn de hule. Introducir en un bao de agua a 75-80C y dejar

por aproximadamente 10 minutos.

5. Dejar enfriar el tubo de ensaye hasta la temperatura inicial, medir laconductividad para la mezcla de reaccin (t=).

Tratamiento de residuos:Depositar los residuos en un frasco etiquetado: Desechos de la prctica de la hidrlisis

de acetato de etilo.

Observaciones y resultados:Datos de las mediciones de conductividad efectuadas:

Tabla 1Tiempo (min) Conductividad (mS) Tiempo (min) Conductividad (mS)

0.5 29.4 7.0 14,871.0 26.8 10.0 13.791.5 23.0 13.0 13.132.0 20.9 18.0 12.42

3.0 16.16 12.415.0 14.87

Anlisis de los resultados:La reaccin de hidrlisis que se establece entre el hidrxido de sodio y el acetato de

etilo transcurre de la siguiente forma:

En el paso dos de la reaccin hay un intercambio de protones entre el in etoxido y el

acido etanico, esto se debe a la acides del hidrogeno del acido carboxlico, que en

presencia de una base fuerte como lo es el in etoxido es sustrado tan rpidamente

que la reaccin pude simplemente expresarse como:


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Tabla de concentraciones molaresC8H8O2 + NaOH C2H3O2- + EtOH

Inicio Ao BoReacciona x x[M] a tiempo =t Ao-x Bo-x x x[M] a t= 0 0 Ao=Bo Ao=Bo

Elaborar un grafico de conductividad en funcin del tiempo y extrapolar a t=0.De Acuerdo a los datos experimentales que se encuentran en la tabla 1, se traso el

siguiente grafico:

Obtenindose una funcin de tercer grado con la forma general:

Donde la ordenada al origen es la conductividad a tiempo t=0, es decir 31.131 mS.

La conductividad de la solucin a tiempo t= se obtuvo despus del calentamiento del

sistema y fue de 12.41 mS.

y = -0.0103x3 + 0.3783x2 - 4.5327x + 31.131

R = 0.9957

0

5

10

15

20

25

30

35

0 5 10 15 20

K

Tiempo (min)


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Plantear las ecuaciones de conductividad en funcin del tiempo a t=0, t=t y t=.A partir de estas ecuaciones, determinar las concentraciones de los productos

que se han formado a cualquier tiempo t, en funcin de la conductividad.

La conductividad se puede expresar de acuerdo a la ley de Kohlrausch de la siguiente

forma:

Para t=0:

Para t=t:

Para t=:

Pueden establecerse sistemas de ecuaciones para simplificar las ecuaciones y poder

calcular las concentraciones a cada tiempo de la reaccin.

Restando 1 de 2 tenemos:

Restando 1 de 3 tenemos:

Igualando 4 y 5:

Despejando a x tenemos:

( )


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As, sustituyendo en la ecuacin podemos obtener las concentraciones a cualquier

tiempo y tenemos:

C8H8O2 + NaOH C2H3O2- + EtOHt=0 0.1 M 0.1 M 0 0

t=0.5 0.0907537 M 0.0907537 M 0.0092463 M 0.0092463 Mt=1.0 0.07686555 M 0.07686555 M 0.02313445 M 0.02313445 Mt=2.0 0.05656749 M 0.05656749 M 0.04343251 M 0.04343251 Mt=3.0 0.04535014 M 0.04535014 M 0.05464986 M 0.05464986 Mt=5.0 0.02003098 M 0.02003098 M 0.07996902 M 0.07996902 Mt=7.0 0.01314032 M 0.01314032 M 0.08685968 M 0.08685968 Mt=10.0 0.0073714 M 0.0073714 M 0.0926286 M 0.0926286 Mt=13.0 0.00384595 M 0.00384595 M 0.09615405 M 0.09615405 Mt=18.0 5.3416E-05 M 5.3416E-05 M 0.09994658 M 0.09994658 M

t= 0 M 0 M 0.1 M 0.1 M

Utilizando las concentraciones anteriormente calculadas, determine el orden dereaccin por el mtodo integral grafico.

Una vez establecida la reaccin podemos establecer la ecuacin de rapidez:

[][]

Sabemos que las concentraciones de trabajo fueron equimolares es decir

Ao=Bo=0.1M. Por lo cual podemos establecer que:

Tiempo (T= min) Co Ao-x x

0.0 0.1 M 0.1 M 0 M

0.5 0.1 M 0.0907537 M 0.0092463 M

1.0 0.1 M 0.07686555 M 0.02313445 M

2.0 0.1 M 0.05656749 M 0.04343251 M

3.0 0.1 M 0.04535014 M 0.05464986 M

5.0 0.1 M 0.02003098 M 0.07996902 M

7.0 0.1 M 0.01314032 M 0.08685968 M10.0 0.1 M 0.0073714 M 0.0926286 M

13.0 0.1 M 0.00384595 M 0.09615405 M

18.0 0.1 M 5.3416*10-5 M 0.09994658 M


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Ahora podemos evaluar los parmetros de y para las ecuaciones de cada

orden de reaccin, grficamente el que presente un mejor grado de correlacin

lineal respecto del modelo a evaluar ser, el orden de la reaccin obtenido

experimentalmente:

Tiempo (t=min) a) x b) c) 0 0 0 0

0.5 9.25E-03 0.097020942 1.01883449

1 0.02313445 0.263112368 3.00972898

2 0.04343251 0.569735729 7.67799811

3 0.05464986 0.790756888 12.0506478

5 0.07996902 1.607890048 39.9226667

7 0.08685968 2.029484538 66.101626

10 0.0926286 2.607562389 125.65942

13 0.09615405 3.258149955 250.013889

18 0.09994658 7.534816074 18711

Obtenindose los grficos correspondientes siguientes:

Orden 0

y = 0.0054x + 0.0263

R = 0.746

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0 5 10 15 20

x

t=min


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Orden 1

Orden 2

y = 0.3622x - 0.2791

R = 0.9185

-1

0

1

2

3

4

56

7

8

0 5 10 15 20

ln(Ao/(Ao-x

)

t=min

0

50

100

150

200

250

300

0 2 4 6 8 10 12 14

x/(

Ao)(Ao-x

)

t= min


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Discusin de resultados: En base al mecanismo de reaccin reportado en la literatura y a los resultados

obtenidos respecto al orden de reaccin, Por qu se puede considerar a la

hidrlisis del acetato de etilo como una reaccin elemental?

Sugiera otro mtodo para estudiar la cintica de esta reaccin. Expliqueventajas y desventajas sobre el mtodo empleado.Conclusiones:

Bibliografa:

Agradecimientos:

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