hidrólisis del acetato de etilo

Hidrólisis del Acetato de Etilo
Estudio de la cinética del proceso en un RDTA
















Introducción:
Para reactores ideales de mezcla completa (RTA), el balance de materia viene dado por la siguiente expresión:
(j=1,2,3…n) (1)
Esta ecuación es válida para cualquier sustancia, aunque opere en un régimen continuo, discontinuo o semicontinuo.En un reactor discontinuo de tanque agitado (RDTA) no hay entrada ni salida de reactantes ni productos mientras se desarrolla la reacción química en su interior. Si las reacciones tienen lugar en fase líquida homogénea, V y P se pueden considerar constantes.
En un RDTA, la reacción se empieza a t=0, es decir, una vez pongamos los reactivos juntos para que empiecen a reaccionar.
Si se desarrollauna sola reacción química, la velocidad neta de reacción, Rj, de cualquier especie química puede calcularse mediante la expresión:
(j=1,2,3…n) (2)
Sustituyendo esta expresión en la ecuación (1), teniendo en cuenta que en estos reactores se obtiene la siguiente expresión:
(3)
como V seconsidera constante, sale de la derivada y dividimos ambas partes de la igualdad entre V, y así se nos queda:
(4)
donde la velocidad de la reacción deberá ponerse en función de .

La reacción que vamos a estudiar nosotros es la saponificación del acetato de etilo con NaOH:
+ (5)
Para simplificar la reacción,llamaremos:

y teniendo en cuenta los términos anteriores, la ecuación se podría escribir como:
(6)
Como ya sabemos, las reacciones entre ésteres y álcalis, el equilibrio está muy desplazado hacia la derecha, lo que hace posible determinar la velocidad de reacción en el laboratorio sin necesidad de utilizar técnicas muy complicadas.
El mecanismo de la hidrólisis se explica por una acciónnucleófila del grupo hidroxo sobre el éster:

Como vemos, se formar varias especies intermedias y la reacción ocurre en 5 etapas elementales.
Para evitar las reacciones inversas y que solo ocurran las reacciones directas, utilizaremos concentraciones pequeñas de reactantes, así las reacciones inversas son prácticamente despreciables frente a las directas. Por tanto, al considerarlasdespreciables, la ecuación de velocidad se queda como:
(7)
donde k es la constante cinética de la reacción y solo depende de la temperatura.

Si la reacción de saponificación se efectúa con idénticas concentraciones molares iniciales de los dos reactivos y teniendo en cuenta la estequiometria de la reacción dada por la expresión (6), tendremos que sea cual sea la conversión quese alcance en el reactor y de esta forma la ecuación (7) se podrá escribir como:
(8)
Si sustituimos (8) en (4), aplicado al componente se convierte en:
(9)



que separando variables e integrando se que la siguiente ecuación:
(10)
donde c es la concentración de NaOH a un tiempo determinado yes la concentración de NaOH para tiempo igual a cero.
Si observamos la ecuación (0), vemos como si representamos 1/c frente a t, obtendremos una representación lineal, de la pendiente de la cual podremos sacar la constante cinética k.

Conforme trascurre la reacción, se produce una variación de la conductividad de la disolución debido a los iones presentes en la mezcla de reacción.
Como laconductividad de una disolución de acetato de etilo es casi mil veces inferior a la de una de disolución de sosa de la misma concentración y a la misma temperatura, podemos asociar la conductividad a la desaparición del NaOH. Al disminuir la concentración de NaOH disminuye la conductividad de la disolución (K).
De esta forma, podemos determinar la concentración de sosa en cada momento a partir...