Práctica 2. Energia de Activación_Nuevo Formato

8/16/2019 Práctica 2. Energia de Activación_Nuevo Formato

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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORFACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICACARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA

LABORATORIO DE INGENIERÍA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS 1

FIQ-F-0038 / EDICION 01

PRÁCTICA N°2: ENERGÍA DE ACTIVA CIÓN

RESUMEN

PALABRAS CLAVE1. OBJETIVOS

1.1. Estudiar el efecto de un cambio de temperatura sobre la constante develocidad.

1.2. Calcular la energía de activación a partir de los datos de constante develocidad y temperatura.

2. TEORÍA

2.1. Factores dependientes de la temperatura en la ecuación cinética.2.2.1. Dependencia de la temperatura según:2.1.1.1. La Ecuación de Arrhenius.

2.1.1.2. La Termodinámica.2.1.1.3. La Teoría de Colisión.2.1.1.4. La Teoría del Estado de transición.

2.2. Energía de Activación. 2.2.1. Definición.2.2.2. Energía de activación y dependencia de la temperatura.

3. PARTE EXPERIMENTAL

3.1. MA TERIAL ES Y EQUIPOS

3.1.1. Vasos de precipitación3.1.2. Cronómetro3.1.3. Jeringuilla. 3.1.4. Bureta3.1.5. Agitador3.1.6. Soporte Universal. 3.1.7. Baño maría

3.2. SUSTA NCIAS Y REACTIVOS

3.2.1. Agua destilada 3.2.2. Hidróxido de sodio (0,2 N) 3.2.3. Ácido clorhídrico (1 N) 3.2.4. Fenolftaleína 3.2.5. Hielo3.2.6. Acetato de metilo

3.3. PROCEDIMIENTO

3.3.1. Se llevará a cabo la hidrólisis del acetato de metilo, catalizada por

hidrogeniones, a tres temperaturas diferentes de 25º, 35º y 45º C.


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3.3.2. Añadir en un frasco Erlenmeyer 100 ml de ácido clorhídrico 1N ycolocarlo en el baño a la temperatura elegida y que ésta sea constante.

3.3.3. Colocar también en el baño al mismo tiempo un matraz con acetato demetilo.

3.3.4. Dejar que alcancen el equilibrio térmico 3.3.5. Pipetear 5 ml del éster dentro del ácido. Anotar el tiempo al mezclarlos. 3.3.6. Para analizar, tomar muestras de 5 ml de la mezcla de reacción, de

acuerdo con el programa de tiempos que se dará más adelante. 3.3.7. Verter estas muestras en vasos de precipitación que contengan 60 ml

de agua-hielo. 3.3.8. Adicionar 1 gota de indicador de Fenolftaleína y proceder a titular con

Hidróxido de sodio (0,2 N) hasta que la solución se torne de color púrpura. Anotar el volumen utilizado de NaOH en cada medición; recordar que amedida que transcurra el tiempo las cantidades de base requeridas paratitular muestras de la mezcla de reacción de igual volumen aumentarán yaque a medida que transcurre la reacción se forma ácido acético

3.3.9. Para la determinación a 25ºC, 35ºC y 45º C, la primera muestra debetomarse al cabo de cinco minutos. Las siguientes muestras se toman aintervalos de diez minutos durante la primera media hora y cada mediahora durante las dos horas siguientes.

4. DATOS4.1. DATO S EXPERIMENTA LES

Tab la. 4.1-1Cantidad de A cetato util izada

Sustancia m Ao, gCH3COOCH3 4,66

Tabla 4.1-2Volúmen es utilizados

Sustancia V, mlCH 3 COOCH 3 5

HCl 100

Tabla 4.1-3Datos de titu lación a T 1 =25º CN t, min. VNaOH, ml.1234

….. …..

Tabla 4.1-4Datos de titu lación a T 2 =35º CN t, min. VNaOH, ml.1


3/6




234

….. ….. Tabla 4.1-5

Datos de titu lación a T 3 =45º CN t, min. VNaOH, ml.1234

….. …..

4.2. DATOS ADICIONAL ESTab la. 4.2-1

Peso mo lecular del Acetato de m etiloSustancia M A, g/mol

CH3COOCH3

5. REACCIÓN

6. CÁLCULOS6.1. Cálculo de la concentración inicial del acetato de metilo (C Ao).

A

Ao Ao M

mn (1)

HCl AoTOTAL V V V (2)

TOTAL

Ao Ao V

nC (3)

6.2. Cálculo para la T 1=25º C

6.2.1. Cálculo de la concentración del ácido acético formado a los distintostiempos.

MUESTRA

NaOH NaOH C V

V N N (4)

N C = [ Eq-g / l ] transformar a M (mol/L)

Tabla 6.2.1

Conc entración del CH3COOHN NC M=CC, mol/L


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123

. . . .

6.2.2. Cálculo de la concentración de acetato de metilo remanente a los distintostiempos.

c Ao Af C C C (5)

Tabla 6.2.2Concentración del CH 3 COOCH 3 remanente

N CAf= CA, mol/L123

. . . .Nota: Con estas concentraciones calcular la velocidad de reacción, es decir, conrespecto al acetato de metilo.

6.2.3. Cálculo de la velocidad de reacción y la constante cinética.

- Como la concentración del H2O es mucho mayor que la concentración del acetato demetilo, la reacción sigue la ecuación de velocidad de primer orden.

n A

A A C K

dt

dC r

(6)

A A

A C K dt dC

r

(7)

t CACAo

A

A dt K C dC

0 (8)

kt C C Ao A lnln (9) kt C C Ao A lnln (10)

Realizar el diagrama: )(ln t f C A (Ver Anexo _ _ _) bmt C A ln

En donde: b = ln(C A)m= -kk = -m (constante cinética)

Tabla 6.2.2Velocidad y constante de reacción

n k -r A=kCA



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- Realizar el mismo procedimiento que el literal 6.2


- Realizar el mismo procedimiento que el literal 6.2

6.5. Cálculo de la energía de activación.

RT E

e Ak (10)

T R

E Ak

1lnln (11)

Realizar el diagrama:

T f k

1

ln (Ver Anexo _ _ _)

qT

pk

1

ln

En donde: q = ln(A)p = -E/R

E = -(q)*(R) (constante cinética) (12)q = pendiente de la graficaR = 8,314 J/(mol * º K)

7. RESULTADOS

Tabla 7-1Ci nética a T 1 = 25º C

N t,min.CA,

mol/L ln(CA)n k, [ ] -rA, [ ]

12

…

Tabla 7-2Ci nética a T 2 = 35º C

N t,min.CA,


12

…

Tabla 7-3


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Ci nética a T 3 = 45º C

N t,min.CA,


12

…

Tabla 7-4Energía de activación

T, º C 1/T,1/º C k, [ ] ln(K) A, [ ]E, [ ]

253545

8. DISCUSION9. CONCLUSIONES(Mínimo 4)

10. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS10.1. BIBLIOGRAFÍA

11. ANEXOS11.1. Diagrama del equipo 11.2. Diagrama a T1

11.2.1. Diagrama ln(C A)=f(T)11.3. Diagrama a T2

11.3.1. Diagrama ln(C A)=f(T)11.4. Diagrama a T3 11.4.1. Diagrama ln(C A)=f(T)

11.5. Diagrama ln(k)=f(1/T)

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