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PRCTICA 2 DETERMINACIN CONDUCTIMTRICA DE LA CONSTANTE DE VELOCIDAD

PARA UNA CINETICA DE SAPONIFICACIN Material Productos 1 matraz aforado de 250 mL Acetato de etilo 3 matraces aforados de 100 mL Hidrxido de sodio 2 matraces aforados de 50 mL Fenoftaleina 1 erlermeyer de 250 mL con tapn Acetato de sodio 3 erlermeyers de 100 mL con tapn Ftalato cido de potasio (en estufa) 1 vaso de precipitados de 250 mL alto 2 vasos de precipitados de 100 mL 1 pipeta graduada de 10 mL 1 pipeta graduada de 2 mL 1 bureta de 50 mL 1 varilla de vidrio/ 1 embudo/ 1 cuentagotas 1 propipeta 1 frasco lavador 1 soporte metlico con 1 pinza de mariposa 1 montaje de soporte con 3 pinzas. 1 bao termosttico compartido 1 conductmetro con su celda de conductividades y soporte 1 cronmetro

Objetivos Aplicar el mtodo conductimtrico a la determinacin del orden total y la constante de velocidad de la reaccin de saponificacin del acetato de etilo en medio bsico.

Fundamentos: La saponificacin del acetato de etilo transcurre relativamente rpida a 25C de acuerdo con la ecuacin:

CH3COOC2H5 + Na+OH- CH3COO

- Na+ + C2H5OH

La reaccin puede seguirse conductimtricamente puesto que la conductividad disminuye en el transcurso de la reaccin. Esto se deduce del hecho de que la conductividad molar del in OH- es mayor que la del in acetato y stos sustituyen a los OH- en el transcurso de la reaccin. Por otra parte el acetato de etilo y el alcohol que no son inicos, prcticamente no afectan a las medidas de conductividad.

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

d[ x]dt

= k [CH3COOC2H5]n [NaOH]m o bien

d[ x]dt

= k [a x]n [b x]m [1] donde

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a = concentracin inicial de acetato de etilo b = concentracin inicial de hidrxido de sodio x = concentracin de reactivo que reacciona en el tiempo t.

Si hacemos que las concentraciones iniciales de los reactivos sean iguales (a = b) la ecuacin [1] se transforma:

d[ x]dt

= k [a x]m+n = [a x]r [2]

siendo r el orden total de la reaccin. Las ecuaciones integradas de velocidad para rden uno y dos son:

r = 1 [3]

r = 2 [4]

Por otra parte si llamamos:

o a la conductividad especfica inicial de la disolucin. t a la conductividad especfica de la disolucin en el tiempo t. f a la conductividad especfica final de la disolucin. podremos expresar x en funcin de las conductividades especficas mediante la expresin siguiente:

x = a (o- t) / (o- f) [5]

Sustituyendo la ecuacin (5) en las ecuaciones (3) y (4) obtenemos las ecuaciones integradas de velocidad en trmino de la conductividad:

r = 1 [6]

r = 2 [7]

A partir de las ecuaciones integradas para orden 1 y 2 en funcin de las conductividades y de a podremos determinar determinar el orden global de reaccin y la constante de velocidad de la reaccin estudiada.

tka

xa][A ][A

Lno

==

tka1

x-a1

[A]1

[A]1

o==

k - -Ln

f0

ft =

tka - -

ft

t0 =

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Disoluciones Dis 1. Preparar 250 mL de disolucin de NaOH 0.1M. Valorar esta disolucin con ftalato

cido de potsio. Concentracin de NaOH Dis 2. Preparar 100 mL de disolucin de acetato de etilo de concentracin lo ms parecida a la

disolucin de NaOH. Para preparar esta disolucin previamente se ha tenido que valorar la disolucin de sosa 0.1 M y se ha tenido que determinar su concentracin. Recordar que la experiencia est diseada para que las concentraciones iniciales de acetato de etilo e hidrxido sdico sean iguales.

Dis 3. Preparar 50 mL de disolucin de acetato de etilo 0.02M.

Dis 4. Preparar 50 mL de disolucin de hidrxico de sodio 0.02M.

Dis 5. Preparar 100 mL de disolucin de hidrxico de sodio 0.01M.

Dis 6. Preparar 100 mL de disolucin de acetato sdico de concentracin lo ms parecida a la concentracin de la disolucin de NaOH preparada en el apartado anterior. Para preparar esta disolucin previamente se ha tenido que valorar la disolucin de sosa 0.1 M y se ha tenido que determinar su concentracin.

Procedimiento experimental 1. Conectar el bao termosttico a 25C.

2. Preparar 250 mL de disolucin de NaOH 0.1M (disolucin 1). Valorar esta disolucin con ftalato cido de potsio y determinar la concentracin de sosa.

3. Preparar la disolucin de acetato de etilo aproximadamente 0.1 M (disolucin 2).

4. Preparar las restantes disoluciones.

5. Introducir las disoluciones 3, 4 y 5 en el bao termosttico. Previamente se trasvasan a

matraces erlenmeyers de 100 mL con tapn.

6. Medida de o: Cuando se haya alcanzado el equilibrio trmico (aproximadamente 15 minutos) lavar la celula de conductividad varias veces con agua desionizada y con la disolucin problema y medir la conductividad de la disolucin 5. Realizar la medida varias veces hasta que la conductividad no varie. Todas las medidas se efectuarn a 25C, es decir DENTRO DEL BAO.

7. Medida de t: Para empezar la reaccin verter (aadir) la disolucin de NaOH 0.02M (disolucin (4)) sobre la disolucin de acetato de etilo 0.02M (disolucin (3)). Agitar fuertemente y simultaneamente poner en marcha el cronmetro. Lavar la celula de conductividad varias veces con agua desionizada y medir la conductividad de la disolucin

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lo ms pronto posible. Sin sacar la celda de la disolucin medir la conductividad a los siguientes intervalos de tiempo:

-las tres primeras medidas a intervalos de medio minuto,

-las seis siguientes a intervalos de un minuto,

-posteriormente cada 3 minutos durante una hora hasta que apenas cambie la conductividad

8. Medida de f: Introducir la disolucin de acetato de sodio en el bao termosttico. Cuando se haya alcanzado el equilibrio trmico (aproximadamente 15 minutos) lavar la celula de conductividad varias veces con agua desionizada y con la disolucin problema y medir la conductividad de la disolucin. Realizar la medida varias veces hasta que la conductividad no varie.

ORGANIZACIN DE LOS DATOS. Disoluciones Presentar de forma clara los clculos realizados para preparar las diferentes disoluciones indicando: -Las masas o volmenes tericos determinados.

-Las masas o volmenes reales utilizados.

-Las concentraciones reales de todas las disoluciones preparadas.

Valoracin de la disolucin de sosa. Construir una tabla (Tabla 1) que incluya las masas de ftalato, los volmenes de sosa consumidos en las valoraciones y las concentraciones de sosa calculadas para cada valoracin. Para preparar la disolucin de acetato sdico es necesrio determinar la concentracin de la sosa valorada. Determnela.

Medidas de conductividad Presentar en forma tabulada (Tabla 2) las medidas de conductividad registradas en funcin del tiempo.

TRATAMIENTO DE RESULTADOS 1) Expresar la concentracin de sosa determinada anteriormente con su error.

2) Determinar la concentracin inicial de la sosa en la mezcla reactiva con el nmero de cifras significativas adecuado.

3) Completar la tabla 2 incluyendo los datos referentes a las expresiones de las ecuaciones de velocidad de orden uno y dos (ecuaciones 6 y 7).

Representar las ecuaciones de velocidad de orden uno y dos (ecuaciones 6 y 7) en funcin del tiempo. Obtener el orden total de reaccin y la constante absoluta de velocidad. Expresarla con las unidades y nmero de cifras significativas adecuados.