Estudio dela velocidad de reacción pra la obtención del acetato de etilo

Determinar la expresión de de la velocidad de reacción, las constantes involucradas, la constante de equilibrio y la conversión al equilibrio para la reacción de obtención de acetato de etilo, a partir de datos experimentales los cuales se obtienen por el método de muestreo y análisis.

INTRODUCCIÓN:

Acetato de etilo

De los posibles caminos de síntesis del acetato de etilo, sólo se han empleado hasta ahora dos procedimientos industriales. La materia de partida, según el país, es el etanol o el acetaldehído.

En EE.UU., donde el alcohol es muy barato, se estatifica con ácido acético en presencia de un catalizador ácido:༯font>

Si la transformación tiene lugar en una columna de funcionamiento continuo, se obtiene un rendimiento del 99%. El acetato de etilo también se forma, junto a otros numerosos productos, en la oxidación de n-butano (ver sección 4.4.1.2) y se le puede aislar económicamente, como, por ejemplo, por la UCC en EE.UU.

En otros países, en los que se dispone de suficiente acetaldehído como en Japón o en Alemania Federal, o donde el etanol se encarece por impuestos fiscales, se emplea preferentemente, como proceso de obtención, la reacción de Tischenko con acetaldehído:

Como catalizador se emplea una disolución de alcoholato de aluminio en una mezcla de etanol/acetato de etilo con iones de Zn+ y CI- como promotores. En esta disolución y con enfriamiento a 0-5ºC se produce la reacción exotérmica del acetaldehído a acetato de etilo. Para una transformación del 95% se alcanza una selectividad del 96% (etanol).

Como subproducto se forma aldol, que fácilmente se deshidrata. El agua así producida da lugar a la hidrólisis del catalizador, el alcoholato de aluminio, que produce su desactivación rápidamente. Por tanto, los procesos fundados en la adición de acético al etileno, que hasta ahora sólo se describen en patentes, adquirirán mayor importancia en el futuro:

El acetato de etilo es un disolvente importante, que se utiliza sobre todo en la fabricación de pinturas.

Reacción a investigar:

CH3COOH + CH3CH2 OH CH3CH2 COOCH3 + H2O

El curso de la velocidad de reacción puede determinarse midiendo la disminución de la concentración de acido acético mediante muestreo y análisis obteniendo pequeñas alícuotas de la muestra reaccionando a determinados intervalos de tiempo, se detiene la reacción por enfriamiento y su efecto y se efectúa el análisis cuantitativo de esta. El método de análisis se conoce con el nombre de alcalimetría y se basa en una reacción de neutralización en que la concentración de la muestra se valora con un álcali de concertación conocida. En este caso se trata de una muestra de ácidos mezclados al acido sulfúrico, (fuerte) que actúa como catalizador y acido acético (débil) que interviene en la reacción los cuales pueden valorarse en etapas con una solución de sosa valorada, al hidrogeno procedente del acido fuerte impide la ionización del acido acético por efecto del Ion común, y la sosa neutralizada en primer lugar el acido fuerte.

La velocidad de un suceso se define como el cambio que tiene lugar en un intervalo de tiempo. Las aplicaciones de la química son innumerables, por ejemplo:

En la elaboración de un producto interesa la obtención de la mayor masa posible en el menor tiempo. La conservación de una sustancia en buenas condiciones mejora cuando se consigue disminuir la velocidad con la que se altera la misma. En química, la velocidad de reacción se calcula mediante la masa de sustancia, consumida u obtenida en una unidad de tiempo.

Velocidad de reacción = -masa-Tiempo

Consideremos ahora una reacción hipotética A B. Supongamos que comenzamos con 1 mol de A en un recipiente. Después observamos las cantidades de A y B en tiempos posteriores. A los 10 minutos hay ,54 mol de A y 0,46 mol de B (como se observa la suma de A y B sigue siendo 1 mol porque se produce una molécula de B por cada molécula de A que reacciona). Después de 40 minutos tenemos 0,30 mol de A y 0,70 mol de B. Supongamos que el número de moles de A y B fueran medidos cada 10 minutos durante 1 hora después del inicio de la reacción (será t=0 "tiempo cero"). La velocidad de reacción es una medida de la rapidez con la que se consume A o se produce B para un intervalo de tiempo dado, entonces:

Velocidad media = cambio de n° de moles de B cambio de tiempo.

Velocidad media = ^ moles de B ^ t

La proporcionalidad entre la velocidad de reacción y las concentraciones molares de los reactivos da origen a la ecuación cinética de los reactivos da origen a la ecuación cinética cuando el signo de dicha proporcionalidad se sustituye por el de igualdad, acompañado de una constante de proporcionalidad K

Velocidad de reacción = K <A> <B>,

Donde: < > significa concentración

K constante de velocidad y es especifica para cada reacción.

Síntesis de ioduro de hidrógeno estando ambos reactivos en estado gaseoso.

Ecuación. Química I2 (g) + H2 (g) 2 IH (g)Ecuación. Cinética velocidad de reacción = K <I2> <H2

Descomposición térmica del ioduro de hidrógeno gaseoso

Ecuación. Química 2 IH (g) I2 (g) + H2 (g)Ecuación . Cinética velocidad de reacción = K"

La concentración molar del ioduro de hidrógeno figura elevado al cuadrado por ser molécula descompuesta. Se escribe K" remarcar que en este caso K" es distinta de K.

MATERIAL: REACTIVOS:

2 vasos de 250 ml Acido acético

1 pizeta Alcohol etílico

1 vaso de 50 ml Acido sulfúrico

1 tubo de ensaye NaOH 1N valorado

2 cubas Fenolftaleína

1 microbureta de 10 ml con soporte Rojo de metilo

1 matraz balos de 3 bocas de 1 litro Agua destilada

7 matraces Erlenmeyer 500 ml Hielo

1 bureta de 25 ml

3 pipetas de 5ml

1 termómetro

1 agitador

1 cronometro

1 baño de temperatura constante

DESARROLLO:

• Ajustar el baño a la temperatura de reacción 50°C

• En el matraz balón llevar a cabo la reacción mezclando 57.14 ml (1 mol) de acido acético y 58.22 ml (1 mol) de alcohol etílico, en el momento exacto de la mezcla accionar el cronómetro.

• Introducir el matraz en el baño de temperatura constante hasta obtener la temperatura deseada.

• Lo más rápidamente posible tomar una muestra de 5 ml y verterla en un matraz que contenga aproximadamente 300 ml de agua helada y titular obteniendo así la concentración inicial.

• Tomar muestras cada 10 min durante una hora, tratándolas como en el punto 5.

• Titular las muestras tan pronto como sea posible con la solución de NaOH 1 N valorado usando como indicador la fenolftaleína (vire de amarillo claro a rosa) para el CH3COOH.

• Después de dos horas de iniciada la reacción obtener la última muestra para la conversión en el equilibrio.

CALCULOS Y RESULTADO

1 mol Ac.Acético1*60 g1 mol de Ac.Acético*1 cm31.05 g=57.142 cm3de Ac.Acético

1 mol de Etanol1*46 g1 mol de Etanol*1 cm30.79 g=58.22 cm3 de alcohol (etanol)

1 mol

2 cm357.142 cm358.22 cm3117.92 cm3

CA0=1 molg0.11792 lts=8.48032mollt

V1*N1=V2*N2

N2=V1*N1V2=Volumen de NaOH*0.9147alicuota de 5cm3

Xe=CA0-CAeq

CAeq se obtiene con el último gasto

K1K-1=CCeq*CDeqCAeq*CBeq=Xe2CA0*Xeq2

K-1

2,226798174

CONCLUSIONES.

Se concluye de manera general que a mayor tiempo que lleva la reacción el gasto de NaOH es menor. Hasta que llego el momento de que la reacción se detiene por más tiempo que pase. Es igual a un tiempo infinito por que el gasto empieza a ser el mismo. La reacción es de primer orden ya que las K"s son muy parecidas.

BIBLIOGRAFIA

• Rose Elizabeth y Arthur, "Diccionario de Química".

• Nordman Joseph, "Análisis cualitativo y Química Inorgánica", editorial continental, S. A. de México.

• Orozco D. Fernando, "Análisis Química Cualitativo", editorial Porrua, S. A.

• organica1.org/qo1/a7.htm

• www.ugr.es/~qmfisica/espanol/QFciencias/Docencia/…/PII-3.pdf

Autor:

Mireya Salas Torres

INSTITUTO TECNOLOGICO DE JIQUILPAN

REPORTE DE LA PRÁCTICA Nº4 DE CINETICA QUIMICA Y BIOLOGICA

PROFESOR: ING. SALVADOR GUERRA VARGAS

JIQUILPAN, MICHOACAN A 08 de Abril del 2010