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I. OBJETIVOS

- Determinar la caracterización cinética de una reacción de saponificación en un reactor discontinuo.

- Las cantidades molares iniciales y reaccionantes.

II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

La cinética química estudia la rapidez o velocidad con que una o más sustancias se transforman en otras. Mediante el análisis de los datos relativos a la desaparición de un reactivo o la formación de los productos, se puede deducir muchas de las características de una reacción química, tales como el mecanismo de reacción y los efectos que ejerce sobre ella el medio ambiente.

Para la reacción

aA + bB → pP + qQ

La velocidad de reacción respecto al i-ésimo componente, se denota como (-r i) para reactivos y ri

para productos.

Así, la ecuación de velocidad en términos del reactivo A es:

(−r A )=−dC A

dt=k C A

α CBβ

Donde α y β son los órdenes de reacción con respecto a A y a B respectivamente. La constante de velocidad de reacción k es independiente de la concentración.

Para muchas reacciones, y en particular para las reacciones elementarias, la expresión de velocidad puede escribirse como producto de un factor dependiente de la temperatura por otro dependiente de la concentración:

(−r A )=f 1 (T ) f 2 (C A )=k f 2(C A)

Para la inmensa mayoría de las reacciones se ha encontrado que el factor dependiente de la temperatura, se ajusta a la expresión encontrad por Arrhenius, a saber:

k=k oe−EaRT

En donde:

ko es la constante de Arrhenius, también conocida como factor de frecuencia

Ea es la energía de activación

R constante universal de los gases ideales

III. REACTIVOS , MATERIALES Y EQUIPOS

REACTIVOS

- Hidróxido de Sodio- Acetato de Etilo- Ácido Clorhídrico- Fenolftaleína

MATERIALES

- Pipeta Volumétrica 5 mL- Pipeta graduada de 5 mL- Fiola de 250 mL- Fiola de 500 mL- Bureta- Soporte Universal- Matraz de Erlenmeyer- Luna de Reloj- Piseta- Espátula- Vaso de Precipitado- Pinzas para soporte- Cronómetro- Manguera de hule- Soporte universal

EQUIPOS

- Conductímetro- Balanza Analítica- Termostato

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Construir la curva de calibración de concentración v.s conductividad, para ello se preparan 3 soluciones a 0.1, 0.05 y 0.025 M de NaOH, medir sus conductividades.

2. Ensamblar el sistema de operación.3. Preparar 500 mL de solución de NaOH 0.04 M, verterla en el reactor y activar el sistema de

agitación.4. Preparar 250 mL de solución de Acetato de Etilo 0.004 M. cuando el medio haya alcanzado

la temperatura de operación verter la solución en el reactor.

PREPARACION DE SOLUCIONES

- PREPARACIÓN DE 500 mL DE SOLUCIÓN DE HIDRÓXIDO DE SODIO 0.04 M

DATOS: Hidróxido de Sodio

PM = 40 g/mol

% Pureza = 97

m=M∗PM∗V=0.04 molL

∗40 gmol

∗0.5 L=0.8g

Entonces la masa real para la preparación es:

mNaOH100% =0.8g∗100

97=0.8247 g

- PREPARACION DE 250 mL DE SOLUCION DE ACETATO DE ETILO 0.04 M

DATOS: Acetato de Etilo

PM = 88 g/mol

% Pureza = 99.5

Ρ = 0.9 g/mL

v=M .PM .V% . ρ

=0.04 mol

L∗88 g

mol∗0.25 L

0.995∗0.9 gmL

=0.9827mL

- PREPARACION DE 50 mL DE SOLUCION DE ACIDO CLORHIDRICO 0.1 M

DATOS: Ácido Clorhídrico

PM = 36.5 g/mol

% Pureza = 37.5

Ρ = 1.187 g/mL

v=M .PM .V% . ρ

=0.1 mol

L∗36.5 g

mol∗0.05 L

0.375∗1.187 gmL

=0.4099mL


DATOS: Hidróxido de Sodio

PM = 40 g/mol

% Pureza = 97

m=M∗PM∗V=0.03 molL

∗40 gmol

∗0.1L=0.12g

Entonces la masa real para la preparación es:

mNaOH100% =0.12g∗100

97=0.1237 g


Por dilución a partir de la solución de hidróxido de sodio 0.03 M

V F=V O∗NO

N F=100mL∗0.015mol

L

0.03 molL

=50mL

Se toma 50 mL de la solución de hidróxido de sodio 0.03 M, y se enrasa a una fiola de 100 mL para la obtención de la solución de hidróxido de sodio 0.015 M.


Por dilución a partir de la solución de hidróxido de sodio 0.03 M

V F=V O∗NO

N F=100mL∗0.0075mol

L

0.015 molL

=50mL

Se toma 50 mL de la solución de hidróxido de sodio 0.015 M, y se enrasa a una fiola de 100 mL para la obtención de la solución de hidróxido de sodio 0.0075 M.

VALORACION DE LAS SOLUCIONES DE HIDROXIDO DE SODIO: 0.03 M, 0.015 M y O.OO75 M CON ACIDO SUCCÍNICO (Valorado por la mesa Nº 01).

- PARA LA SOLUCION DE NaOH 0.03 M.

1 ºValoración→N NaOH=

mac .≻.

PM a .≻.

θ∗1000

∗1

V NaOH=

0.0119 g

118.08 gmol

2000meqmL

∗1

8.1mL =0.0248M


mac .≻.

PM a .≻.

θ∗1000

∗1

V NaOH=

0.0120g

118.08 gmol

2000 meqmL

∗1

8.2mL =0.0248M

Tomándose como concentración final: 0.0248 M.



mac .≻.

PM a .≻.

θ∗1000

∗1

V NaOH=

0.0096g

118.08 gmol

2000meqmL

∗1

13.4mL =0.0121M


mac .≻.

PM a .≻.

θ∗1000

∗1

V NaOH=

0.0097g

118.08 gmol

2000 meqmL

∗1

13.7mL =0.0120M




mac .≻.

PM a .≻.

θ∗1000

∗1

V NaOH=

0.0036g

118.08 gmol

2000meqmL

∗1

9.3mL =0.0066M


mac .≻.

PM a .≻.

θ∗1000

∗1

V NaOH=

0.0038g

118.08 gmol

2000 meqmL

∗1

11.8mL =0.0055M


VALORACIÓN DEL HIDROXIDO DE SODIO 0.04M (Valorado por la mesa Nº 01).


mac .≻.

PM a .≻.

θ∗1000

∗1

V NaOH=

0.0235g

118.08 gmol

2000meqmL

∗1

11.6mL =0.0343M


mac .≻.

PM a .≻.

θ∗1000

∗1

V NaOH=

0.0237g

118.08 gmol

2000 meqmL

∗1

11.6mL =0.0346M


MEDICION DE LA CONDUCTIVIDAD EN LAS SOLUCIONES DE HIDROXIDO DE SODIO: 0.03 M, 0.015 M y O.OO75 M, Y MOSTRAR LA CURVA PATRON

C NaOH (mol/L)

Λ (milisiemens

)0.02480 5.710.01205 2.650.00605 1.453

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 60

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

f(x) = 0.00434819346176757 x + 9.37258532249571E-05R² = 0.998356826601989

Conductividad (ms) V.S. [NaOH]

[NaOH]

Conductividad (ms)

VALORACION DEL AIDO CLORHIDRICO CON EL HIDROXIDO DE SODIO VALORADO (Valorado por la mesa Nº 02)

Valoración→N NaOH=

mac.≻.

PM a .≻.

θ∗1000

∗1

V NaOH=

0.0236 g

118.08 gmol

2000meqmL

∗1

11.5mL =0.0348M

Valoración→N HCl=N NaOH∗V NaOH

V HCl= 0.0348M∗14.3mL

5mL=0.0995M

EN EL REACTOR

vo=voA+voB

=0.55 mLs

+0.55mLs

=1.10mLs

t f−t o=t θflujo=τ=2,21.24, ,=141.24 segundos

V=τ∗vo=1.10mLs

∗141.24 s=155.364ml≅ 0.1554 L

Se dieron las siguientes lecturas de la conductividad, tanto para el to y el tf:

to Λo = 3.94 ms entonces, utilizando el grafico se determina la concentración

CAo = 0.0175 M

CAf = 0.0160 M

Para las absorbancias en el to y tf

inicial de NaOH que es 0.0175 M = CAo

tf Λf = 3.56 ms entonces, utilizando el grafico se determina la concentración

final de NaOH que es 0.016 M = CA

- Determinamos las cantidades molares, tanto al inicio como al final de la reacción: por estequimetria (1:1)

CH3COOC2H5 + NaOH CH3COONa + C2H5OH

moles iniciales a c

moles que rx. (a – b) c - (a – b)

moles finales b = [CA] d = [CB]

a=[ NaOH ]o∗V =0.0175molL

∗0.1554 L=2.7195 x 10−03mol

b=[ NaOH ]f∗V=0.0160 molL

∗0.1554 L=2.4864 x10−03mol

c= [ Ac . Et . ]o∗V=0.04 molL

∗0.1554 L=6.2160 x10−03mol

a−b=2.7195 x10−03mol−2.4864 x10−03mol=2.3310 x10−04mol

d=c−(a−b )=6.2160 x10−03mol−2.3310 x10−04mol=5.9829 x10−03mol

- DETERMINACIÓN DE LA CONTANTE DE LA VELOCIDAD DE REACCIÓN

k=

1C A

− 1CA

o

t=

10.016M

− 10.0175M

141.24 s=3.7929 x10−02M .s−1

- DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD DE REACCIÓN

−r A=k C ACB

−r A=3.7929 x10−02M . s−1∗2.4864 x10−03mol∗5.9829 x10−03mol

−r A=5.6423 x10−07M .s−1

- MOLES REACCIONANTES DE NaOH

En la titulación de las muestras en el reactor:

to volumen gastado de NaOH fue 12 mL

tf volumen gastado de NaOH fue 11 mL

V. CONCLUSIONES

- Se determinó la caracterización cinética de una reacción de saponificación en un reactor discontinuo.

- Se determinaron Las cantidades molares iniciales y reaccionantes.- No se pudo realizar los cálculos de las titulaciones tanto en el to como en el tf, ya que los

valores no corresponden y/o no concuerdan; el valor de tf de volumen gastado en la titulación debe ser mayor que el volumen gastado en la titulación en el to.

VI. BIBLIOGRAFÍA

Levenspiel, “ INGENIERÍA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS”Editorial Reverté, España, 1986.

Smith, J. M., “INGENIERÍA DE LA CINÉTICA QUÍMICA”Editorial CECSA 1º edición, México, 1992.

Castellan, G. W., “FISICOQUÍMICA”Editorial Adisson Wesley, E.U.A., 1987.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA

ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA

PRACTICA N° 02

CARACTERIZACIÓN CINÉTICA SOBRE UNA REACCIÓN DE SAPONIFICACIÓN EN UN REACTOR DISCONTINUO

DOCENTE DE TEORIA : Ing. QUISPE MISAICO, Hernán

Pedro

DOCENTE DE PRACTICA : Ing. QUISPE MISAICO, Hernán

Pedro

CURSO : INGENIERÍA DE LAS REACCIONES

QUÍMICAS

ALUMNOS : CARRASCO SÁNCHEZ, Justidiano

QUISPE ORMEÑO,

Héctor Piero

GRUPO : Jueves 5 – 7 p.m

AYACUCHO – PERÚ

2011

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