Cinética Saponificación de Acetato de Etilo

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La saponificación de un éster, en este caso del acetato de etilo, puede representarse por:

[pic 20]

Y puede seguirse por métodos químicos y físicos.

- Método Analítico (químico).

Se mezclan disoluciones de concentración conocido del acetato de etilo y del hidróxido, en un tiempo determinado se extraen muestras del sistema y se determina la concentración de hidróxido presente, que será lo que no ha reaccionado con el acetato de etilo.

Cuando el método empleado es la titulación, las muestras se vierten sobre un exceso de ácido valorado para interrumpir la reacción y se halla la concentración de la base, titulando por retorno el exceso de ácido.

- Método conductimétrico (físico).

La reacción puede seguirse conductimétricamente puesto que la conductividad disminuye en el transcurso de la reacción. Esto se deduce del hecho de que la conductividad molar del ión OH- es mayor que la del ión acetato y éstos sustituyen a los OH- en el transcurso de la reacción.

Por otra parte el acetato de etilo y el alcohol que no son iónicos, prácticamente no afectan a las medidas de conductividad.

Podemos expresas x en función de las conductividades específicas mediante la expresión siguiente:

[pic 21]

[pic 22][pic 23]

[pic 24][pic 25]

[pic 26][pic 27]

b: concentración inicial de hidróxido de sodio

x: concentración que reacciona al tiempo t

Si la reacción se comporta como irreversible, de forma que los productos no afectan a la velocidad de la reacción, la ecuación de velocidad puede escribirse de la siguiente manera:

[pic 28]

O bien:

[pic 29]

a: concentración inicial del acetato de etilo

b: concentración inicial de hidróxido de sodio

x: concentración que reacciona al tiempo t

Si hacemos que las concentraciones iniciales de los reactivos sean iguales (a=b), podemos obtener el orden total de reacción.

[pic 30]

Si ponemos el acetato de etilo en exceso, de manera que se pueda seguir por un método químico o físico al hidróxido, obtendremos el orden de reacción con respecto al hidróxido.

[pic 31]

Y entonces sabremos el orden de reacción respecto al acetato de etilo:

[pic 32]

Objetivos.

- Determinar la ley de velocidad experimental para saponificación del acetato de etilo por un método química y por un método físico.

- Observar el efecto de la temperatura sobre el comportamiento dela velocidad de reacción química a partir de la ecuación de Arrenhius. Determinar la energía de activación y el factor preexponencial de la saponificación del acetato de etilo.

Parte experimental.

- Titulación.

Se prepararon disoluciones Stock de NaOH valorada con biftalato de potasio como parón primario y de HCl valorada con NaOH como patrón secundario.

Primer experimento. (Determinación del orden de reacción global)

- Se mezclaron concentraciones iguales de acetato de etilo e hidróxido de sodio (disolución 1) en el t=0, en una matraz Erlenmeyer con agitación magnética.

- Se prepararon matraz Erlenmeyer con una disolución de HCl (disolución 2) de tal manera que el número de mol (constantes) presentes en la disolución 2 pudiera reaccionar con el número de mol de la disolución 1 y quedar ácido en exceso.

- Se tomaron alícuotas de la disolución 1 a diferentes t y se adicionaron a los matraces con HCl de la disolución 2, (disolución 3).

- Se titularon los matraces de la disolución 3 con hidróxido de sodio de concentración conocida.

- Se determinó la concentración de NaOH que no reacciono en dado t, por retroceso, de manera que el número de mol de HCl titulado, es el número de mol de NaOH que no reacciono con el acetato, esto puede inferirse debido a la estequiometria NaOH:HCl 1:1.

- Se obtuvo el orden global de reacción por el método gráfico integral, utilizando las ecuaciones 6, 8 y 10, con base en la ecuación 16.

Segundo experimento. (Determinación del orden de reacción respecto al reactivo limitante)

- Se mezclaron una disolución de hidróxido en una concentración conocida y una de acetato en una concentración en exceso (40 órdenes de magnitud mayor), en un matraz Erlenmeyer con agitación magnética, (disolución 1´).

- Se sigue protocolo del primer experimento químico del punto 2 al 5.

- Se obtuvo el orden global de reacción por el método gráfico integral, utilizando las ecuaciones 6, 8 y 10, con base en la ecuación 17.

- Conductimetría.

Primer experimento. (Determinación del orden de reacción global)

- Se prepararon disoluciones de igual concentración de hidróxido de sodio y de acetato de etilo, y se midió su conductividad por separado.

- Se mezclaron estas disoluciones en un matraz Erlenmeyer con agitación magnética y se midió su conductividad a diferentes t, hasta que ésta fue constante.

- Se obtuvo la concentración del hidróxido de sodio (reactivo del que se siguió la cinética) con la ecuación 13.

- El orden global de reacción se determinó por el método gráfico integral, utilizando las ecuaciones 6, 8 y 10, con base en la ecuación 16.

Segundo experimento. (Determinación del orden