Cinetica de oxidacion del etanol

TRABAJO PRÁCTICO Nº6
CINÉTICA DE OXIDACIÓN DE ETANOL POR Cr(VI)

Integrantes:
Maria Fernanda Prado

Comisión:
122

Fecha de entrega:
18/10/10

Objetivos:
- Calcular el orden y la constante de velocidad de una reacción mediante el uso de
datos medidos experimentalmente.
* Determinar el orden de reacción respecto al oxidante utilizando el método integral
* Calcular k’ paracada experiencia
* Calcular los tiempos de vida media, t 1/2, para cada experiencia.

A. Reacción química en estudio

3 CH3CH2OH + 4 HCrO4⁻+16H+ → 3 CH3COOH + 4 Cr3+ + 3H2O

B. Ley de velocidad propuesta
V = k . [HCrO4-]a. [CH3CH2OH]b. [H+]c
V = k’ [HCrO4-]a
k’ = k [CH3CH2OH ]b. [H+]c

C. Esquema de trabajo:

Exp. | K2Cr2O7 0,002 M / ml | H2SO4 4 M / ml | Etanol 0,4 M / ml |Etanol 0,8 M / ml |
1 | 2 | 8 | 1 | ----- |
2 | 1 | 9 | 1 | ----- |
3 | 2 | 8 | ----- | 1 |
4 | 1 | 9 | ----- | 1 |

C.5. Método empleado para el análisis cinético:
Los ordenes (parciales y global) de una reaccion y la constante de velocidad que
la caracteriza solo pueden ser obtenidos experimentalmente. Para lograr encontrar los valores de esos parametros es necesario aislar cada uno delos componentes de la reaccion. De esta forma, el etanol y el acido sulfurico estan en concentraciones tan altas con respecto al ion cromato acido que puede suponerse que estas permanecen constantes durante la reaccion. Es por ello que la reaccion en estudio pasa a ser
V = k’ [HCrO4-]a donde k’ = k [CH3CH2OH ]b [H+]c.
Para poder calcular la constante de velocidad y el orden de una reaccion, seintenta seguir su curso por medio del cambio de alguna propiedad física como puede ser presión, absorbancia, conductividad, pH, etc. En este caso, analizará la variación de absorbancia como una medida de la concentracion de HCrO4.
Es importante aclarar que, en las condiciones de trabajo, puede considerarse que todo el cromo (VI) esta como HCrO4.
Una vez medidos los valores de absorbancia paradistintos tiempos, se utiliza el método integral para calcular el orden de reaccion respecto al ion cromato acido y la vida media y, mediante cálculos matemáticos, obtener el valor del orden de la reacción respecto al etanol.

D. Resultados obtenidos:

Exp. | C˚ K2Cr2O7 /(M) | C˚ H2SO4 /(M) | C˚etanol/(M) | Orden[HCrO4-] | Constantek’ (1/s) | Orden[Etanol] | t ½(s) |
1 | 3,636 . 10-4 | 2,91 |0,036 | 1 | 7,5.10-4 | 1 | 231 |
2 | 1,818 . 10-4 | 3,27 | 0,036 | 1 | 7.10-4 | 1 | 248 |
3 | 3,636 . 10-4 | 2,91 | 0,072 | 1 | 1,35.10-3 | 1 | 128 |
4 | 1,818 . 10-4 | 3,27 | 0,072 | 1 | 1,3.10-3 | 1 | 58 |

E. Apéndice de cuentas:

Concentraciones iniciales ( C˚):

Dado que es una cuenta que se repite para el cálculo de todas las concentraciones,
incluyo en este apéndice solo elformato de la cuenta (ejemplificando con un caso).

Calculo de la concentración inicial de K2Cr2O7 para la experiencia 1:

(K2Cr2O7)= 2ml
(H2SO4)= 8ml 11ml sc.
(Etanol)= 1ml
1000 ml sc → 0,002 moles K2Cr2O7
2 ml sc → x= 4 . 10-6 moles K2Cr2O7

11 ml sc → 4 . 10-6 moles K2Cr2O7
1000 ml sc → x= 3,636 . 10-4 moles K2Cr2O7

Constante K’ para todas las experiencias paraorden 1:

V= k . (HCrO4-)a. (E-OH)b. (H+)c k’= k . (E-OH)b. (H+)c

V= k’ . (HCrO4-)a
V= -14.d(HCrO4-)dt = k’ . (HCrO4-)a

m (pendiente de la recta) = -a . k’
k’ = m / - a
a = 4

Experiencia 1:
k’ = -0,003 1/s / -4
k’1 = 7,5.10-4 1/s
Experiencia 2:
k’ = -0,0028 1/s / -4
k’2 = 7.10-4 1/s
Experiencia 3:
k’ = -0,0054 1/s / -4
k’3 = 1,35.10-3 1/sExperiencia 4:
k’ = -0,0052 1/s / -4
k’4 = 1,3.10-3 1/s

Orden respecto a [Etanol]:

k’1 = k . [Etanol]1b [H+]1c
k’3 = k . [Etanol]3b [H+]3c

k’1k’3 = [Etanol]1b[Etanol]3b = [Etanol]1b2 . [Etanol]1b = ( 12 )b

[Etanol]1b = [Etanol]3b
2
Ln (k1’/k3’)= b . Ln (1/2)

ln (K1’ /k3’) / ln ([Etanol]1/ [Etanol]3) = b
b = ln (7,5.10-4/s / 1,35.10-3/s) /...