Cinética De La Hidrolisis De Acetato De Etilo

Universidad de ChileFacultad de Ciencias Físicas y MatemáticasDepartamento de Ingeniería Química y BiotecnologíaIQ4305- Reactores Químicos y Bioquímicos |
Laboratorio 1: Cinética de la Hidrolisis de Acetato de Etilo |
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Grupo Nº 6 |

Fecha de Realización: 02 de Noviembre, 2011

Fecha de Entrega: 09 de Noviembre, 2011
Resumen Ejecutivo
En esta experienciase determinó experimentalmente la constante cinética, el factor de frecuencia y la energía de activación de la reacción de hidrólisis de acetato de etilo con hidróxido de sodio. Para esto, se midió la conductividad de la reacción con la ayuda de un software de adquisición de datos en el tiempo, a 6 diferentes temperaturas en un reactor Batch con chaqueta.
Mediante un análisis de los datosexperimentales, se pudo determinar que estos se ajustan a la ecuación de Arrhenius con R2=0,99 y que la reacción tiene un orden global igual a 2. Luego su energía de activación y factor de frecuencia toman los valores de 34.232,06 [Joule/mol] y 11.223,89 [Joule/mol] respectivamente. De lo anterior se deprende que la constante cinética aumenta con la temperatura.

Indice
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Introducción 4Antecedentes 4
Objetivos 5
Objetivos Generales 5
Objetivos Específicos 5
Procedimiento Experimental 6
Materiales y Equipos 6
Metodología 7
Resultados Esperados 8
Resultados 9
Discusión 11
Conclusión 12
Apéndice 13
Datos Experimentales 13
Ejemplos de Cálculo 18
Anexos 21
Otros 24
Deducción de la ecuación (4): 24
Nomenclatura 26
Bibliografía 27

IntroducciónAntecedentes

En la ingeniería química uno de los problemas fundamentales que se presentan al diseñar o simular la operación de un reactor, es el conocimiento de los modelos cinéticos, el cual puede ser obtenido experimentalmente o por medio de bibliografía. La modelación y simulación de un reactor es de invaluable ayuda para determinar en qué dirección se modificarán las variables de operación y deproceso para maximizar la producción a los menores costos, esta modelación requiere de un entendimiento claro de fenómenos cinéticos, de superficie y de transporte.

Debido al contexto anterior, se realizó la hidrólisis de acetato de etilo en presencia de NaOH, reacción irreversible ilustrada en el figura (1), donde la reacción presenta una cinética global de segundo orden.

CH3COOC2H5+Na++ OH- → CH3COO-+ Na++ C2H5OH (ecc.1)

Donde la se puede expresar la velocidad de reacción como en la figura (2) donde k se expresa en la figura (3).

-dOH-dt=-dCH3COOC2H5dt=kOH-CH3COOC2H5 (ecc.2)

k=Ae-EaRT (ecc.3)

En la ecuación (2) y (3) se tiene que k es la constante cinética, A el factor de frecuencia y Ea es la energía de activación.La cinética de la reacción puede seguirse por conductimetría debido a las diferentes especies iónicas en la mezcla reaccionante, la conductividad del sistema se debe principalmente a los iones OH-, cuya conductividad es muy superior a la de los iones acetato formados como producto. Por tanto, la conductividad K de la mezcla es una medida fiable de la concentración, e irá disminuyendo con eltiempo debido a la desaparición del ión conductor OH- .

La conductividad K de una sustancia es proporcional a su concentración, pudiendo escribir
la ecuación (4), a partir de la cual se puede comprobar el orden de la reacción y obtener el la constante de velocidad.

OH-=Kt-K1K0-K1*OH- (ecc.4)

Donde K(t ) es la conductividad de la solución en el tiempo, Ko y K1 , lasconductividades al principio y al final de la reacción respectivamente y, [OH-]o , la concentración molar inicial de NaOH.
La realización del experimento a distintas temperaturas permite obtener el valor de la constante cinética a varias temperaturas de trabajo. A partir de las mismas, pueden determinarse los parámetros de la ecuación de Arrhenius A y EA (relacionados con las colisiones y energía de...