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• Diego Carño

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN CAMPO 1 QUÍMICA INDUSTRIAL LABORATORIO DE CINÉTICA QUÍMICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS QUÍMICAS SECCIÓN DE FISICOQUÍMICA

REPORTE. PRACTICA 1

CINÉTICA DE HIDRÓLISIS DE ACETATO DE ETILO GRUPO: 2551_A PROFESOR: JUAN JOSÉ MENDOZA FLORES EQUIPO N° 3 GONZALEZ PABLO JANET MOSQUEDA ESCOBEDO ISRAEL URBINA LULE BRANDON

FECHA DE ENTREGA: 28 DE FEBRERO 2017

OBJETIVOS ➢ Estudiar el mecanismo de la hidrólisis básica del acetato de etilo. ➢ Utilizar el método integral gráfico. ➢ Seguir el avance de reacción a través de medidas de pH. INTRODUCCIÓN En ​química orgánica​, la hidrólisis se presenta como la reacción opuesta a la condensación​. En este contexto una molécula orgánica y el agua reaccionan rompiendo un ​enlace covalente​ para formar dos moléculas orgánicas con ​grupos funcionales​ que incluyen los átomos de la molécula de agua. En general se requiere añadir ácidos o bases fuertes para catalizar la hidrólisis.

Como casi todas las sales son electrolitos fuertes, podemos asumir que cuando las sales se disuelven en agua, se disocian por completo. Como consecuencia, las propiedades ácido-base de las disoluciones de sales se deben al comportamiento de los cationes y aniones que las constituyen. Muchos iones pueden reaccionar con agua para generar H​+​(ac)​ ó OH​-​(ac).​ Este tipo de reacción se conoce con frecuencia como hidrólisis. El pH de una disolución acuosa de una sal puede predecirse de manera cualitativa si se considera a los iones que forman la sal. De manera que por medio de hidrólisis puede llevarse a cabo el seguimiento de una reacción si logramos medir una propiedad del sistema, para conocer la cinetica de reaccion dicha propiedad debe variar conforme al tiempo. Sin embargo existen muchas maneras de obtener información acerca de la cinética de una reacción que consisten en medir las propiedades del sistema por ejemplo por voltamperometría, potenciometría, espectrofotometría, absorción de masas, presión, etc. Siempre considerando una temperatura constante. En este caso la medición de los iones OH​-​ puede proporcionarnos información sobre la disminución de un reactivo A y la velocidad con que dicho reactivo desaparece.

METODOLOGÍA MATERIAL

Potenciómetro con electrodo de vidrio

Tubo de ensaye de 150 mm x 20 mm

Parrilla con agitación magnética

Soporte universal con pinzas

Barra de agitación magnética

Cronometro

Termómetro

Pipeta volumétrica de 1 ml

Matraz volumétrico de 10 ml

Vaso de precipitados de 250 ml Piseta

REACTIVOS

(2) Vasos de precipitados de 10 mL

5 mL de disolución de NaOH (0.2 M)

(2) Pipetas volumétricas de 5 ml

5 mL de Acetato de Etilo (0.2 M) recién preparada

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

RESULTADOS Tabla 1. resultados experimentales pH en función del tiempo Tiempo

pH

Tiempo

pH

15s

13.64

7min

12.93

30s

13.54

10min

12.78

1min

13.46

12min

12.7

1.5min

13.40

14min

12.62

2min

13.33

16min

12.56

3min

12.22

18min

12.50

5min

13.05

20min

12.45

ANÁLISIS DE RESULTADOS Mecanismo de reacción de la hidrólisis del acetato de etilo

Tabla 1. análisis de resultados concentraciones de OH en función del tiempo Tiempo(seg)

pH

pOH

[-OH]

Ln[-OH]

1/[-OH]

15

13.64

0.36

0.43651583

-0.82893063

2.29086765

30

13.56

0.44

0.36307805

-1.01313744

2.7542287

60

13.46

0.54

0.28840315

-1.24339595

3.4673685

90

13.4

0.6

0.25118864

-1.38155106

3.98107171

120

13.33

0.67

0.21379621

-1.54273201

4.67735141

180

13.22

0.78

0.16595869

-1.79601637

6.02559586

300

13.05

0.95

0.11220185

-2.18745584

8.91250938

420

12.93

1.07

0.0851138

-2.46376605

11.7489755

600

12.78

1.22

0.06025596

-2.80915381

16.5958691

720

12.7

1.3

0.05011872

-2.99336062

19.9526231

840

12.62

1.38

0.04168694

-3.17756743

23.9883292

960

12.56

1.44

0.03630781

-3.31572253

27.542287

1080

12.5

1.5

0.03162278

-3.45387764

31.6227766

1200

12.45

1.55

0.02818383

-3.56900689

35.4813389

Gráfica 1. pH en función del tiempo

Con base a los datos de la gráfica 1. pH en función del tiempo, se determino la ecuacion polinomica del comportamiento y se pudo calcular el valor de la ordenada al origen que representa al pH en el tiempo 0 Por lo tanto el pH a t=0 fue de 13.669 Con base a los datos de Tabla 1. análisis de resultados concentraciones de OH en función del tiempo, se realizó el gráfico 2. [-OH] en función del tiempo.

Gráfica 2. [-OH] en función del tiempo.

Con los datos de la gráfica 2. [-OH] en función del tiempo. se determinó la ecuación del comportamiento y el r​2​=0.7216 por lo tanto con esta informacion se determinó que el orden cinético de la reacción no es de orden 0. Con base a los datos de Tabla 1. análisis de resultados concentraciones de OH en función del tiempo, se realizó el gráfico 3. Ln [-OH] en función del tiempo.

Con los datos de la gráfica 3. Ln[-OH] en función del tiempo. se determinó la ecuación del comportamiento y el r​2​=0.9403 por lo tanto con esta informacion se determinó que el orden cinético de la reacción no es de orden 1, debido a su r​2​. Con base a los datos de Tabla 1. análisis de resultados concentraciones de OH en función del tiempo, se realizó el gráfico 4. 1/[-OH] en función del tiempo.

Con los datos de la gráfica 4. 1/[-OH] en función del tiempo. se determinó el comportamiento matemático el cual fue de naturaleza lineal,ecuación del gráfico fue 1/[-OH]= 0.0275(t) + 1.2351 y el r​2​=0.9958 por lo tanto con esta informacion se determinó que el orden cinético de la reacción es de orden 2, debido a su r​2​ muy cercana a 1. con la información anterior se determina ecuación cinética de la reacción que es de segundo orden. 2 v(t) =− d[A] Donde: v =rapidez de reacción dt = k[A] [A]=Concentración de [-OH] K = constante de reacción Integrando tenemos para un comportamiento lineal: 1/[A]=1/[A]​0​ + kt

Donde: 1/[-OH]=1.2351 + 0.0275(t)

Tabla 2. determinación de velocidades relativas para orden 0,1 y 2. TIEMPO(SEG)

[OH]

ORDEN 0

ORDEN 1

ORDEN 2

0

0.46665938

0.03014355

0.06677497

0.02819645

15

0.43651583

0.10358133

0.25098177

0.08059006

30

0.36307805

0.17825623

0.48124028

0.11016527

60

0.28840315

0.21547074

0.61939539

0.11598139

90

0.25118864

0.25286317

0.78057635

0.11584721

120

0.21379621

0.30070069

1.03386071

0.10693858

180

0.16595869

0.35445753

1.42530017

0.08522445

300

0.11220185

0.38154558

1.70161038

0.06958993

420

0.0851138

0.40640342

2.04699815

0.05247559

600

0.06025596

0.41654066

2.23120495

0.04473603

720

0.05011872

0.42497244

2.41541176

0.03796302

840

0.04168694

0.43035157

2.55356687

0.03348293

960

0.03630781

0.4350366

2.69172197

0.02947989

1080

0.03162278

0.43847555

2.80685123

0.02648167

1200

0.02818383

Con base a los resultados de la tabla 2. determinación de velocidades relativas para orden 0,1 y 2. se determinó una menor variación de la velocidad en orden 2, por lo tanto se dice que el orden de la reacción es 2. Por el método de de derivación gráfica se determinó orden de reacción. Tabla 3. determinación de rapidez TIEMPO(SEG)

[OH]

rapidez

tiempo promedio

log rapidez

log concentración

0

0.46665938

-0.00200957

7.5

-2.69689689

-0.331

15

0.43651583

-0.00489585

22.5

-2.31017173

-0.36

30

0.36307805

-0.00248916

45

-2.60394658

-0.44

60

0.28840315

-0.00124048

75

-2.90640898

-0.54

90

0.25118864

-0.00124641

105

-2.90433752

-0.6

120

0.21379621

-0.00079729

150

-3.09838261

-0.67

180

0.16595869

-0.00044797

240

-3.34874747

-0.78

300

0.11220185

-0.00022573

360

-3.64640364

-0.95

420

0.0851138

-0.0001381

510

-3.85980903

-1.07

600

0.06025596

-8.4477E-05

660

-4.07326172

-1.22

720

0.05011872

-7.0265E-05

780

-4.15326172

-1.3

840

0.04168694

-4.4826E-05

900

-4.34846897

-1.38

960

0.03630781

-3.9042E-05

1020

-4.40846897

-1.44

1080

0.03162278

-2.8658E-05

1140

-4.54275573

-1.5

1200

0.02818383

1200

Con los datos anteriores se realizó la gráfica de la forma log r = logK + n log C A Donde: r = rapidez de reacción n =orden de reacción K =constante de rapidez C​A=concentración [OH-] ​ Gráfica 5. log de rapidez en función de log de concentración.

Con los datos de la gráfica anterior se determinó el orden de reacción que fue de n=2.32 CONCLUSIONES ❖ De acuerdo al mecanismo de reacción se logró comprender la hidrólisis del acetato de etilo. ❖ Como se indica en el procedimiento experimental se consiguió llevar a cabo el seguimiento de reacción mediante medidas de pH a diferentes tiempos lo que nos llevó a utilizar el método integral gráfico para saber el orden de la reacción.

❖ En base a la gráfica 5 “log de rapidez en función de log de concentración” pudimos concluir que la reacción de hidrólisis de acetato de etilo es una reacción de orden 2. REFERENCIAS ● Química física para ingenieros químicos.Editorial UPV. M.Consuelo Jiménez.Páginas 195-201 ● Vargas-Rodríguez, Y. M., & Obaya Valdivia, A. E. (2005). Cálculo de parámetros de rapidez en cinética química y enzimática. México: UNAM. ● Vargas-Rodríguez, Y. M., Obaya Valdivia, A. E., & Vargas Rodríguez, G. I. (2016). Regresión Polinómica una Competencia Indispensable para el Tratamiento de Datos en Cinética Química. Contactos: Revista de Educación en Ciencias e Ingeniería, 98, 25-35.