Determinación de la ecuación cinetica en un sistema de reacción homogéneo

Instituto Tecnológico de Ciudad Madero
Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica

Laboratorio Integral II

Práctica 6:
“Determinación de la Ecuación Cinetica
en un Sistema de Reacción Homogéneo”



ÍNDICE. Pág.

1.-Objetivo…………………………………………………………………………… | 3 |
2.-Marco Teórico y Desarrollo Matemático…………………….…………………… | 3-4 |
3.-Material y EquipoEmpleado…………………………………………………….. | 5 |
4.-Procedimiento Empleado………………….……………………………………... | 5-6 |
5.-Datos Experimentales……………………………………………………………... | 6 |
6.-Resultados……………………………………………………………………........ | 6 |
7.-Gráficas……………………………………………………………………………. | 6 |
8.-Discusión de los Resultados………….………………………………………….. | 7 |
9.-Comentarios……………………………………………………………………….. | 7 |10.-Bibliografía………………………………………………………………………. | 7 |
11.-Apéndice…………………………………………………………………………. | 7-9 |
12.-Descripción del Trabajo de Cada Miembro……………………….……………... | 10 |

1. OBJETIVO
2. Determinar la constante de velocidad para la hidrolisis del acetato de metilo y demostrar que la reacción sigue una cinética de orden n=1.
CH3COOH(l)+H2O(l)↔ CH3COOH(l)+CH3OH(l)

3. MARCO TEÓRICO
En cinética química el término grado de avance de una reacción se refiere a lavariación con el tiempo, dc/dt, de la concentración de uno de los reactivos o productos.
La constante de la reacción k es un factor de proporcionalidad que relaciona el grado de avance de la reacción con la concentración de los reactivos.
Una reacción de primer orden es aquella cuyo grado de avance es experimentalmente proporcional a la concentración de la sustancia reaccionante:

La integraciónde esta ecuación da las siguientes expresiones equivalentes:

Donde c es la concentración del reactivo al tiempo t y c0, c1, c2, son las concentraciones a los tiempos t = 0, t1 y t2, respectivamente. Para la reacción de primer orden, k es numéricamente igual a la fracción de sustancia que reacciona por unidad de tiempo, expresada generalmente en minutos-1 o segundos-1.
Debería hacerse notarque para una reacción de primer orden el grado de avance de la reacción puede ser determinado sin ninguna información sobre la concentración inicial del reactivo o aún de las concentraciones absolutas a tiempos diferentes, teniendo en cuenta el hecho de que una cantidad proporcional a la concentración puede ser determinada.
Desde un punto de vista cinético, la mayoría de las reacciones químicasson complejas, con un mecanismo de reacción consistente en varias etapas sucesivas, cada una de las cuales será generalmente de primero o segundo orden. Otra complicación típica aparece con las reacciones que alcanzan un estado de equilibrio sin haberse completado; en estos casos, la reacción inversa se hará más importante a medida que se alcanza el equilibrio. Otra variable importante es laconcentración de algún catalizador.
La hidrólisis del acetato de metilo presenta algunos aspectos cinéticos interesantes. La reacción, que es extremadamente lenta en agua pura, es catalizada por el ión hidrógeno:
CH3COOCH3 + H2O + H+ ⟶ CH3COOH + CH3OH + H+ (7)
La reacción es reversible, por lo que el grado de avance neto de hidrólisis en cualquier momento será la diferenciaentre el grado de avance de las reacciones directa e inversa, cada una de las cuales sigue una ley simple dada por la Ecuación 6. Así:

Donde k’1 es la constante de velocidad para la reacción directa y k2 para la reacción inversa.
Para soluciones diluidas, el agua está presente en tan gran exceso que su concentración conlleva un cambio proporcional despreciable mientras que la de acetato de metilocambia considerablemente. Para este caso la Ecuación 8 puede ser escrita como:

En los momentos iniciales de la hidrólisis, las concentraciones de ácido acético y metanol permanecen suficientemente pequeñas para que el término que las considera sea despreciable, y la reacción se comporta como si fuera de primer orden:

El valor de k1...