CINETICA DE REACCION POR METODO DILATOMETRICO

1) OBJETIVO: Determinar que la velocidad de reacción para:

CH 3CH (OCC H5 )+H2O H⃗+CH 3CHO+2C2H 5OH

Es directamente proporcional a la concentración de acetal en presencia de agua en exceso y una concentración constante del catalizador acido. Como los productos de la reacción ocupan un volumen mayor que el de los reactantes, resultara que en soluciones diluidas la variación de volumen será directamente proporcional a la extensión en que el proceso ha tenido lugar y puede medirse dilatometricamente. Para una reacción de primer orden completa la constante de velocidad k viene dada por:

k=1tlnv∞−v°v∞−v t

Donde V∞, Vo y Vt designan los volúmenes al final, al comienzo y en el tiempo t, respectivamente

2) MATERIAL:- Dilatómetro- Termostato- Cronometro- Solución 0.4 M de acetal- Solución 0.1 M de ClH

3) Parte Experimental:

Colocar soluciones y Dilatometro seco y bien limpio en el termostato a 25 oC. Al cabo de 30 min. Mezclar 50 ml. De la solución de acetal con el mismo volumen de la de acido y verter inmediatamente la mezcla en el dilatómetro. Cuando el nivel del liquido alcanza la parte inferior de la escala cerrar cuidadosamente la llave de forma que no se introduzcan burbujas gaseosas. Sumergir el dilatómetro en el baño termostato y anotar la altura del menisco liquido a diversos intervalos de tiempo , para este ultimo el volumen permanece ya constante .Dibujar la recta de mínimos cuadrados . Hallar la pendiente de la misma y clacular la constante de velocidad k a 25oC y conocido el correspondiente valor de k Determinar la correspondiente energía de activación aplicando la ecuación de Arrhenius.

RESULTADOS:

25ºC

Tiempo(min) 0 5 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80

Lectura en la escala (mm) 0 19 89 107 124 130 146 159 167 172 178 178

25ºCTiempo(min) 0 3 5 8 10 12 15 18 20 22 25 Lectura en la escala (mm)

0 97 113 147 159 171 179 182 184 187 187

Calcular los valores de Log (V∞-Vt) expresando (V∞-Vt) en cm de la escala

25ºCTiempo(min) 0 5 10 15 20 25 30 40 50 60Lectura en la escala (mm)

1,2504 1,2014 0,9494 0,8513 0,7324 0,6812 0,5051

0,2788 0,0414 1,7782

25ºCTiempo(min) 0 3 5 8 10 12 15 18 20 Lectura en la escala (mm)

1,2718 0,9542 0,8692 0,6021 0,4472 0,2041 -1,903 -1,699 -1,477

Representar Log (V∞-Vt) en función de t a 25oC y por el método de mínimos cuadrados , trazar la correspondiente recta.Repítase el método operativo a la oT de 35oC

Hallar las pendientes de las líneas y por tanto las constantes de velocidad ya que k=-sx2.303 a 25oC.

k 25=−sx 2 .303

k 25=0 .024 x2 .303

k 25=0 .55 min−1

Hallar las pendientes de las líneas y por tanto las constantes de velocidad ya que k=-sx2.303 a 35oC.

k 35=−sx 2 .303

k 35=0 .090 x 2.303

k 35=0 .207min−1

Asi pues el coeficiente de Temperatura de k será:

k35k25

=0.2070 .055

k35k25

=3 .76

Según la ecuación de Arrhenius:

logk35k25

= −E4 .576

( 1273 .2+35

− 1273 .2+25

)

log0 .2070 .055

= −E4 .576

( 1308 .2

− 1298 .2

)

De donde se encuentra para la energía de activación el valor de

E=24175 cal.

4) Tratamiento de Resultados:

Se ve que la reacción es de primer orden y que el coeficiente de temperatura de la constante de velocidad es relativamente alto, mientras que el valor moderado de la energía de activación indica una elevada velocidad de hidrólisis en presencia del catalizador acido. Leimu y Vuorinen observaron que la velocidad de reacción variaba linealmente con la concentración del acido y aumenta con el peso molecular del grupo alkoxi. Consideraciones análogas son aplicables a acetales mixtos.