REACTOR DISCONTINUO SEGUIMIENTO DE LA CONVERSI N

PRÁCTICA 3 REACTOR DISCONTINUO: SEGUIMIENTO DE LA CONVERSIÓN

a) OBJETIVOS:
Calcular el factor de las disoluciones. Calcular la conversión en cada reactor. Obtener la curva cinética X0/0-t. Calcular la expresión de velocidad. Evaluar la constante de equilibrio.

b) FUNDAMENTO TEÓRICO
La saponificación de un éster, acetato de etilo, por acción de la sosa, puede servir como ensayo o estudio de labúsqueda de una expresión cinética.

Frecuentemente, el estudio de una cinética de reacción se lleva a cabo en un reactor discontinuo e isotermo, partiendo de concentraciones de reactivos conocidas, y siguiendo su evolución en el tiempo. O bien, se parte de un único reactor del que se toman muestras a intervalos de tiempo prefijados y siempre que la cantidad de muestra retirada sea mucho menor queel volumen total de reactivos, o se parte de n reactores de pequeño tamaño en los que se introduce idéntica cantidad de reactivos a los que se permite evolucionar durante periodos de tiempo diferentes.
Las diferentes muestras deben ser analizadas para conocer la conversión que han sufrido los reactivos, y el primer paso es congelar la reacción, es decir, impedir que ésta continúe. Una vezcongelada la reacción se analizan todos o parte de los productos presentes.
En el caso de la ruptura del acetato de etilo, la reacción se paraliza añadiendo ácido en cantidad suficiente para neutralizar a la sosa presente. En el proceso se ha partido de A moles de NaOH y se congela con A moles de HCl. Por tanto, al producirse la reacción, la cantidad de NaOH presente después de t minutos será A (1-Xt),que serán neutralizados por A (1-Xt) moles de HCl. En el medio permanecerán AXt moles de HCl que pueden ser valorados por el procedimiento habitual.
Si se conoce el número de moles de NaOH que permanecen en el medio una vez transcurridos t minutos, se puede estimar, teniendo en cuenta los moles iniciales, el número de moles de acetato de etilo presentes en el tiempo t y el cálculo de los moles deacetato sódico y etanol es inmediato, con ello se está en disposición de aplicar el método integral de análisis de datos para hallar la cinética.
Si la concentración de acetato de etilo y de NaOH iniciales son idénticas, la expresión cinética:


En el equilibrio:




La expresión cinética se puede modificar a:



Que puede transformarse (suma de cuadrados = suma por diferencia)


Expresión quemanipulada se convierte en:



Y por integración

Se consigue llegar a una ecuación que relaciona linealmente una función de Xt con el tiempo.

c) PROCEDIMIENTO EXPREIMENTAL
Disoluciones a preparar:
1 L HCl 0.1 N (8.28 mL de HCl 37% en 1L de H2O)
1 L NaOH 0.1 N (4.04 g en 1L de H2O)
1 L Acetato Etilo 0.1 N (9.8 mL en 1L de H2O)
0.5 L Na2CO3 0.1 N (2.676 g en 500 mL H2O)
El éster, se utilizarásuficientemente diluido como para que sea soluble en agua y se presente en una única fase, el otro reactivo NaOH se prepara en su misma concentración.
Se necesita HCl para congelar la reacción. La reacción puede seguirse por valoración del exceso de ácido con NaOH.
Se utiliza como patrón primario Na2CO3 que nos permite hallar el factor del ácido, conocido éste puede valorarse la base y hallar su factor.La reacción se lleva a cabo en varios recipientes, de modo que las condiciones iniciales sean idénticas, y se varía únicamente el tiempo de reacción. Los reactivos deben estar a la misma temperatura, se debe preparar n recipientes con 25 cm3 de la disolución de acetato de etilo y n recipientes con 25 cm3 de la disolución de NaOH. La reacción comienza cuando se adiciona NaOH sobre acetato deetilo y se mantiene la agitación. La reacción se detiene al adicionar una cantidad de ácido equivalente a la sosa introducida y un ligero exceso (así si se introducen 0.0025 equivalentes se puede adicionar 0.0030 equivalentes de ácido). Esto se realiza en cada muestra a tiempos diferentes, 0, 1, 2, 4, 6, 10, 15, 20,30 minutos y a un valor de tiempo muy elevado (3 horas). Con ello se frena la...