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UNIVERISIDAD NACIONAL EXPERIMENTALPOLITÉCNICA “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA

LABORATORIO DE TERMODINÁMICA Y CINÉTICA

PRÁCTICA # 4: CINÉTICA DE LA SAPONIFICACIÓN DELACETATO DE ETILO

COMPARACIÓN DE UN MÉTODO QUÍMICO CON UN MÉTODOFÍSICO

EFECTO DE LA TEMPERATURA

I OBJETIVOS.1 Comparar la cinética de la saponifcación del acetato de etilo por dos

métodos.

! Comprobar el eecto de la temperatura en la velocidad de la reacción." Determinar la constante de velocidad de reacción a dos temperaturas.# Determinar la energía de activación de la reacción.$ Determinar el orden de la reacción por ambos métodos.

II NTRODUCCIÓNLa hidrólisis del acetato de etilo catalizada por una base es una reacción

de sustitución nucleoílica acílica. Este tipo de reacción se llama

saponifcación porque cuando se aplica a grasas aceites !esteres de

larga cadena" #cidos $grasos%& se produce 'abón ()*. La reacción esirreversible" porque el resultado es el anión carbo+ilato que esta

estabilizado por resonancia (,*. El ión carbo+ilato negativo no atrae

nucleóflos. -ara proundizar en los aspectos relacionados al mecanismo

de reacción pueden utilizarse cualquier te+to de química org#nica (),*.La reacción general de saponifcación del acetato de etilo con hidró+ido

de sodio es la siguiente/

OHHCCOOCHOHHCOOCCH 523k

523 + → + −−

Esta reacción es un e'emplo cl#sico de las reacciones de segundo orden

puesto que la velocidad depende de los dos reactantes involucrados (,

0*. 1iendo así" en este tipo de reacciones se colocan a reaccionar los dos

reactivos involucrados con concentraciones iníciales iguales para utilizar


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la ecuación simplifcada de la velocidad. El an#lisis matem#tico de las

ecuaciones de velocidad para este tipo de reacciones se puede consultar

en (0*.-ara determinar el progreso de la reacción se emplean dos técnicas

e+perimentales2 la conductancia !método ísico& la valoración #cido

base !método químico&. La fnalidad de evaluar la cinética de la

saponifcación del éster por dos métodos es comparar los mismos.

El uso del primer método consiste en medir la conductancia de la mezcla

reaccionante en intervalos de tiempo. Esto se realiza dos temperaturas

!,34C 564C& con la fnalidad de comprobar la in7uencia de la

temperatura en la velocidad de la reacción. La reacción puede seguirseconductimétricamente puesto que la conductividad disminue en el

transcurso de la reacción. Esta disminución de la conductividad es

debida a la maor conductividad equivalente de los iones 89 con

respecto a los iones acetato" los cuales sustituen a los 89 en el

transcurso de la reacción. En este caso" no se tomar#n en cuenta la

conductancia del acetato de etilo el etanol por ser sustancias no

iónicas (5*.

El método químico consiste en estudiar la reacción empleando una

titulación #cidobase por retroceso (3:*" es decir" con un e+ceso de

#cido perclórico se detendr# la reacción en intervalos de tiempo

preestablecidos" luego se valora el #cido remanente a partir de las

relaciones molares se calcula los moles de ;a89 !de la reacción de

saponifcación& que reaccionan en un tiempo $t%. Con el método químico

se obtendr#n los par#metros cinéticos para ser comparados con losobtenidos por el método anterior.

III. MÉTODO FÍSICOIII.A. DESARROLLO EXPERIMENTAL


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1 Materiales y Reactivos

En la tabla ad'unta se muestran los reactivosalanza analíticaConductímetro

Cronómetro

,36mL de una solución de acetato de etilo

6"6,;

-ropipeta-ipeta aorada

>eac?ers @ermostato

2) Secuencia Experiental1 -reparar ,36ml de ;a89 6"6,= ,36ml de acetato de etilo 6"6,=.!.! A temperatura ambiente tome !mediante la auda de pipetas

volumétricas& )66 ml de solución de ;a89 )66 ml de solución de

acetato" mézclelos ponga en uncionamiento el cronómetro" eectBe lo

m#s pronto posible la lectura de conductancia para el tiempo para el

tiempo cero 6" posteriormente eectBe medidas cada 5 minutos" hasta

obtener medidas. Los valores de conductancia ininita " para esta

reacción" corresponder#n Bnicamente al valor de la conductancia del

acetato de sodio !debido al tiempo prolongado de la misma reacción&(5*.

!." -ara 56oC se colocan , balones contenido las soluciones de ;a89

acetato de etilo" en un baFo a la temperatura indicada" después de

alcanzar el equilibrio térmico !)3 min& se mezclan se procede igual que

en la temperatura ambiente.


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" Trataiento !e los !atos experientales"

De acuerdo con la correlación de la propiedad ísica !conductividad& con

la conversión se tiene la ecuación 5.) que representa el grado de

conversión/

)1.4.ec(Xo

ot

λ−λ

λ−λ=

∞

-ara cada valor de temperatura !,3oC 56oC& realizar las siguientes

determinaciones/

".1 Calcular el valor de la conversión raccional para cada medición de

conductividad utilizando la ecuación ).".! Calcular el cociente G

paso anterior."." Hrafcar G

correlación !K, debe acercarse a )&.

".6 8btener el valor del coefciente de velocidad !?)& para cada

temperatura de la pendiente de la recta a'ustada en los pasos

anteriores" es decir" de la ecuación , se tiene/

Ao1A1 C

mk Ck mo

=⇒=


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".7 Calcular la magnitud de la energía de activación !Ea& de la reacción

mediante la relación entre dos constantes de velocidad a temperaturas

distintas" ecuación 5.0/

)3.4.ec(T

1

T

1

R

E

k

k ln21

a

1

2

−=

".8 Calcular el actor de recuencia !A& utilizando la ecuación de

Arrhenius" ecuación 5/

)4.4.ec(Aek 1a

T.R E−

=

".9 Linealizar la ecuación de Arrhenius. Hrafcar el ln? Is. )alanza analítica Acetato de etilo

Cronómetro ;a89 6"6) =

-ipetas volumétricas 9Cl856"663 =

-ropipeta


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!.1 -reparar soluciones de ,36ml de ;a89 6"6,= ,36ml de acetato

de etilo 6"6,= termostatizarlas a ,34C durante )3 minutos.! -reparar M folas de ,36 ml con 36 ml de 9Cl85 6.663= valorado"

enumerarlos colocar en el baFo para termostatizar durante )3

minutos." Ierter la solución de ;a89 sobre la de acetato de etilo !bea?er de 66

)666 mL& al fnal del agregado de la solución" se lee el tiempo de

mezclado !Nt mezclado&. @ape el bea?er con un vidrio de relo'. Agite

vigorosamente durante unos segundos se vuelve a colocar en el

termostato.# E+traer muestras con una pipeta de ,3 ml a los O" M" ))" )0" )O" ,," ,O

00 minutos se colocan en cada uno de las folas con 9Cl85. 1e registra

mediante el cronómetro que unciona sin interrupción los tiempos tP en

que se inician los agregados los lapsos NtP que duran dichas

operaciones. El bea?er con la mezcla reaccionante se destapa

Bnicamente durante la toma de muestra.$ Ialorar el e+ceso de #cido con ;a89 6.6) = usando enoltaleína como

indicador. 1e considera el punto fnal de la titulación cuando e+iste

persistencia de color durante un minuto.

" Trataiento !e los !atos experientales

En el intervalo 6 Nt mezclado la concentración del reactivo agregado varía

entre 6 un valor pró+imo a la concentración inicial. 1e considera que la

reacción comienza en el instante Nt mezclado


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".1 Calcular t !tiempo corregido& con el uso de la ecuación 5.3.

".! Calcular los moles de 9Cl85 remanentes a partir de los moles de

;a89 titulantes mediante la ecuación 5.:.

[ ] )6.4.ec(HClOmoles NaOH*V NaOHmoles emanentes4t!t"lante NaOHt!t"lante ==

Los moles de ;a89 previamente calculados ser#n iguales a los moles de

9Cl85 remanentes !los que $sobran% de los iniciales&" es decir" 9Cl85

remanentes.

"." Calcular los moles de 9Cl85 neutralizados con el ;a89 * '%

@*3'% * +*%33,5 MRX mediante la ecuación 5.O

)#.4ec(HClOmolesHClOmolesHClOmoles emanentes4!n!c!ales4$RXla%e NaOHconteseacc!onan4 −=

Ahora bien" los moles de 9Cl85 reaccionantes con el ;a89 de la =KG

son iguales a los moles de ;a89 remanentes la mezcla de reacción !los

que aBn no reaccionan con el acetato de etilo&" por tanto estos moles

deben dividirse entre la alícuota tomada" es decir en los ,3 mL.

)&.4ec( NaOHmolesHClOmoles emanentes$RXla%e NaOHconteseacc!onan4 =

".# Calcular la concentración remanente de ;a89 en la mezcla de

reacción" dividiendo los moles entre el volumen de la alícuota !,3 mL&.

)'.4ec()xa(1*25

NaOHmoles NaOH

3

semaneneteemanente −== −

1iendo $a% igual a la concentración inicial de ;a89 !o de acetato de

etilo& $+% igual a la concentración de ;a89 que a reaccionó con el

acetato de etilo !o viceversa&.


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".$ Ahora de la ecuación integrada de velocidad para una reacción de

segundo orden !global& en donde ha dos reactivos involucrados se

tiene/

)1.4ec(C1t*k

C1

ot AA

+=

".6 De tal manera" grafque

t.VsC

1

tA

" la regresión cercana a la unidad

!)& corroborar# que la reacción es de segundo orden global2 orden uno

con respecto a cada reactante" dado que CAt R C>t" siendo $A% el

hidró+ido de sodio $>% el acetato de etilo. El punto de corte con el e'e

$% es igual )


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VI. DATOS EXPERIMENTALES.

Los datos e+perimentales" así como las observaciones que perciban los

estudiantes en la pr#ctica deben ser colocados en el ormato destinado

para ello. Este ormato constitue el reporte que debe entregar al

proesor" por lo cual" cada grupo de estudiante debe llevar dos !,&

copias2 una para el grupo otro para el proesor !a&.

VII. BIBLIOGRAFÍA

()*. -hilip 1. >aile" Christina A. >aile. Tuímica 8rg#nica/ Conceptos

aplicaciones. )MM.

(,*. =orrison K" >od K. Tuímica 8rg#nica. Tuinta Edición. Addison

Uesle. =é+ico )MM.

(0*. Hordon =. 9. Cinética Tuímica. >arcelona. Editorial Keverte. )MO0.

(5*. Huía de Laboratorio de Tuímica ísica. Jniversidad de >uenos Aires.

Argentina. ,66,.

(3*. Douglas A. 1?oog" 1tanle K. Crouch" . Vames 9oller. -rincipios de

an#lisis instrumental. 8ctava Edición. =é+ico ,663.

(:*. 9arris D.C. An#lisis Tuímico Cuantitativo. >arcelona" Editorial

Keverte" ,663.

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