PRÁCTICA 2 DETERMINACIÓN CONDUCTIMÉTRICA DE LA CONSTANTE DE VELOCIDAD
1 Nombre del Proyecto Práctica Plataforma Intermediación de Automatización Industrial Unsl Práctico n°6 Automatizacion Industrial Práctica Ficha de Buenas Prácticas – Gestión de la Diversidad
Ficha de Buenas Prácticas Locales Sobre la Violencia Contra Practica Bordes y Sombreados de Parrafos Esta Práctica se Práctica 3 Empleo de un Analizador Vectorial de Señales
PRÁCTICA 1
PRÁCTICA 2
DETERMINACIÓN CONDUCTIMÉTRICA
DE LA CONSTANTE DE VELOCIDAD PARA UNA CINETICA DE SAPONIFICACIÓN
Material Productos
1 matraz aforado de 250 mL Acetato de
etilo
3 matraces aforados de 100 mL Hidróxido
sódico
2 matraces aforados de 50 mL Fenoftaleina
1 erlermeyer de 250 mL con tapón Acetato
sódico
3 erlermeyers de 100 mL con tapón Ftalato
ácido de potasio (en estufa)
1 vaso de precipitados de 250 mL alto
2 vasos de precipitados de 100 mL
1 pipeta graduada de 10 mL
1 pipeta graduada de 2 mL
1 bureta de 50 mL
1 varilla de vidrio/ 1 embudo/ 1
cuentagotas
1 propipeta
1 frasco lavador
1 soporte metálico con 1 pinza de
mariposa
1 montaje de soporte con 3 pinzas.
1 baño termostático
compartido
1 conductímetro con su celda de
conductividades y soporte
1 cronómetro
Objetivos
Aplicación del método
conductimétrico a la determinación del orden total y la
constante de velocidad de la reacción de saponificación
del acetato de etilo en medio básico. Para ello se sigue la
evolución de una propiedad física de la disolución
(su conductividad) en función del tiempo.
Fundamentos:
La saponificación del acetato de
etilo transcurre relativamente rápida a 25°C de acuerdo
con la ecuación:
CH3COOC2H5
+ NaOH
CH3COONa
+ C2H5OH
La reacción puede seguirse
conductimétricamente puesto que la conductividad disminuye en
el transcurso de la reacción. Esto se deduce del hecho de que
la conductividad molar del ión OH-
es mayor que la del
ión acetato y éstos
sustituyen a los OH-
en el transcurso de la reacción. Por otra parte el acetato de
etilo y el alcohol que no son iónicos, prácticamente no
afectan a las medidas de conductividad.
Si la reacción se comporta como
irreversible, de forma que los productos no afectan a la velocidad de
la reacción, la ecuación de velocidad puede escribirse
de la siguiente forma:
dx/dt = k (CH3COOC2H5)n
(NaOH)m
o bien
dx/dt = k(a-x)n
(b-x)m
[1]
donde
a =
concentración inicial de sosa
b =
concentración inicial de acetato de etilo
x =
concentración de reactivo que reacciona en el tiempo t.
Si hacemos que las
concentraciones iniciales de los reactivos sean iguales,
la ecuación [1] se transforma:
dx/dt = k (a-x)m+n
= k
(a-x)r [2]
siendo r
el orden total de la reacción.
Por otra parte si llamamos:
o
a la conductividad específica
inicial de la disolución.
t
a la conductividad específica de la disolución en el
tiempo t.
f
a la conductividad específica
final de la disolución.
podremos expresar x
en función de las conductividades específicas mediante
la expresión siguiente:
x = a (o-
t)
/ (o-
f) [3]
que nos permite determinar el orden global
de reacción y la constante de velocidad de la reacción
estudiada a partir de medidas de conductividad.
Disoluciones
1. Preparar 250 mL de disolución de
NaOH 0.1M. Valorar esta
disolución con ftalato ácido de potásio.
2. Preparar 100 mL de disolución de
acetato de etilo de concentración lo
más parecida
a la disolución de NaOH.
Para preparar esta disolución previamente se ha tenido que
valorar la disolución de sosa 0.1 M y se ha tenido que
determinar su concentración. Recordar que la experiencia está
diseñada para que las concentraciones iniciales de acetato de
etilo e hidróxido sódico sean iguales.
3. Preparar 50 mL de disolución de
acetato de etilo 0.02M.
4. Preparar 50 mL de disolución de
hidróxico sódico 0.02M.
5. Preparar 100 mL de disolución de
hidróxico sódico 0.01M.
6. Preparar 100 mL de disolución de
acetato sódico de concentración
lo más parecida
a la concentración de la disolución de NaOH preparada
en el apartado anterior. Para
preparar esta disolución previamente se ha tenido que valorar
la disolución de sosa 0.1 M y se ha tenido que determinar su
concentración.
Procedimiento experimental
1. Conectar el baño termostático
a 25°C.
2. Preparar 250 mL de disolución de
NaOH 0.1M. Valorar esta
disolución con ftalato ácido de potásio y
determinar la concentración de sosa.
3. Preparar la disolución de
acetato de etilo aproximadamente 0.1 M (disolución 2).
4. Preparar las restantes disoluciones.
5. Introducir las disoluciones 3, 4 y 5 en
el baño termostático. Previamente se trasvasan a
matraces erlenmeyers de 100 mL con tapón.
6. Medida
de o:
Cuando se haya alcanzado el equilibrio térmico
(aproximadamente 15 minutos) lavar la celula de conductividad varias
veces con agua desionizada y con la disolución problema y
medir la conductividad de la disolución 5. Realizar la medida
varias veces hasta que la conductividad no varie. Todas
las medidas se efectuarán a 25°C,
es decir DENTRO DEL BAÑO.
7. Medida
de t:
Para empezar la reacción verter la disolución de NaOH
0.02M (disolución (4)) sobre la disolución de acetato
de etilo 0.02M (disolución (3)). Agitar fuertemente y
simultaneamente poner en marcha el cronómetro. Lavar la celula
de conductividad varias veces con agua desionizada y medir la
conductividad de la disolución lo más pronto posible.
Sin sacar la celda de la disolución medir la conductividad a
los siguientes intervalos de tiempo:
-las tres primeras medidas a intervalos
de medio minuto,
-las seis siguientes a intervalos de un
minuto,
-posteriormente cada 3 minutos durante una
hora hasta que apenas cambie la conductividad.
8. Medida
de f:
Introducir la disolución de acetato sódico en el baño
termostático. Cuando se haya alcanzado el equilibrio térmico
(aproximadamente 15 minutos) lavar la celula de conductividad varias
veces con agua desionizada y con la disolución problema y
medir la conductividad de la disolución. Realizar la medida
varias veces hasta que la conductividad no varie.
ORGANIZACIÓN DE LOS DATOS.
Disoluciones
Presentar de forma clara los cálculos
realizados para preparar las diferentes disoluciones indicando: -Las
masas o volúmenes teóricos determinados.
-Las masas o volúmenes reales
utilizados.
-Las concentraciones reales de todas las
disoluciones preparadas.
Valoración de la disolución
de sosa.
Construir una tabla (Tabla 1) que incluya
las masas de ftalato, los volúmenes de sosa consumidos en las
valoraciones y las concentraciones de sosa calculadas para cada
valoración. Para preparar la disolución de acetato
sódico es necesrio determinar la concentración de la
sosa valorada. Determínela.
Medidas de conductividad
Presentar en forma tabulada (Tabla 2) las
medidas de conductividad registradas en función del tiempo.
TRATAMIENTO DE RESULTADOS
1) Demostrar la ecuación (3).
2) Obtener las ecuaciones integradas de
velocidad para cinéticas de primer y segundo orden en término
de las conductividades, o,.t.y
f,.
Utilizar la ecuación (3).
3) Expresar la concentración de
sosa determinada anteriormente con su error.
4) Determinar la concentración
inicial de la sosa en la mezcla reactiva con el número de
cifras significativas adecuado.
5) Completar la tabla 2 incluyendo los
datos referentes a las expresiones de las ecuaciones de velocidad de
orden uno y dos deducidas en el apartado 2.
Representar la conductividad y las
funciones de la conductividad obtenidas en el apartado 2, para
cinéticas de primer y segundo orden, en función del
tiempo. Obtener el orden total de reacción y la constante
absoluta de velocidad. Expresarla
con las unidades y número de cifras significativas adecuados.
CUESTIONES PRE-LABORATORIO
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
¿Por qué puede
realizarse el presente estudio cinético mediante
conductimetría?
Porque
sólo uno de los reactivos es iónico y podemos aplicar
el método de aislamiento.
Porque
la conductividad de los reactivos es mayor que la de los productos.
Porque
la conductividad aumenta al transcurrir la reacción.
Porque la conductividad
disminuye al transcurrir la reacción.
¿Por qué la
disolución de sosa y de acetato de etilo tienen que tener la
misma concentración?
Porque la experiencia está
diseñada de esta manera.
Porque
reaccionan el mismo número de moles de ambos reactivos..
Porque
son las condiciones que deben cumplirse para obtener directamente el
orden total de reacción.
Porque
es la única manera en que se puede obtener el orden total de
la reacción.
¿Por
qué se recomienda valorar primero la disolución de
sosa y después preparar la disolución de acetato de
etilo?
Porque la sosa no es un
patrón primario y siempre hay que valorarla.
Porque la sosa no es un
patrón primario y el acetato de etilo si.
Porque
necesitamos conocer la concentración exacta de sosa para
poder preparar la disolución de acetato de etilo de la misma
concentración.
Porque
necesitamos conocer la concentración exacta de sosa, para
utilizarla posteriormente en los cálculos.
¿Qué
sucedería si no hubieras valorado la disolución de
sosa?
No se podría hacer la
experiencia.
Se
podría realizar la experiencia siempre y cuando se valorase
la sosa posteriormente.
Se
podría realizar la experiencia siempre y cuando se valorase
la sosa posteriormente, pero las ecuaciones cinéticas que se
utilizarían serian diferentes ya que la sosa y el acetato de
etilo tendrían diferente concentración.
Para
valorar la sosa se tiene que preparar una disolución de
ftalato ácido de potasio. ¿Cómo debe
prepararse la disolución de ftalato?
Pesando una determinada
cantidad, no importa cual, y disolviéndolo en cualquier
volumen de agua.
Pesando la cantidad que
hayamos determinado para que la disolución de ftalato tenga
la concentración similar a la de sosa.
Pesando una cantidad,
previamente calculada para gastar un determinado volumen de sosa, y
disolviéndola en un volumen de agua perfectamente conocido.
Pesando una cantidad,
previamente calculada para gastar un determinado volumen de sosa, y
disolviéndola en cualquier volumen de agua.
¿Cuántas
veces cree que es conveniente, como mínimo, valorar la
disolución de sosa?
Una
es suficiente.
Dos.
Tres.
Cuantas
más hagamos, menos error cometeremos.
Se
pide registrar la conductividad de la mezcla reactiva durante una
hora pero se indica que la conductividad se registre a intervalos
de tiempo no regulares: 0.5, 1 y 3 minutos. ¿Por qué
cree que la experiencia está diseñada de esta manera?
Para
hacerla menos monótona.
Para tener más puntos
al principio y poder determinar la conductividad inicial si es
necesario.
Porque la conductividad cada
vez cambia más rápidamente.
Porque la conductividad cada
vez cambia más lentamente.
Se
prepara una disolución de sosa aproximadamente 0.1M y a
partir de ella se preparan disoluciones más diluidas, 0.02M
(disolución 4) y 0.01M (disolución 5) ¿Por
qué se indica proceder de esta manera y no se preparan
directamente las disoluciones 4 y 5?
Realmente
daría lo mismo como se preparasen, pero si nos equivocamos y
tenemos que volver a preparar alguna de las disoluciones 4 y 5 es
más rápido de esta manera.
Porque
necesitamos conocer las concentraciones exactas de estas
disoluciones y la disolución de sosa 0.1 M la hemos valorado
y conocemos su concentración.
Porque
necesitamos conocer la concentración exacta de la disolución
4. La disolución 5 es indiferente como se prepare.
Porque
necesitamos conocer la concentración exacta de la disolución
5. La disolución 4 es indiferente como se prepare.
Para
preparar la mezcla reactiva se ha preparado 50 mL de disolución
de hidróxido sódico 0.02M (disolución 4). ¿Por
qué para simular las condiciones a tiempo cero se pide
preparar100 mL de NaOH 0.01 M (disolución 5) y no de nuevo
la disolución 4?
Se podría hacer de las
dos formas.
Porque
para poder medir la conductividad de la celda tiene que estar
completamente cubierta con la disolución y un volumen de 50
mL es insuficiente para esto.
Porque
la concentración inicial de sosa en la mezcla reactiva es
0.01 M.
Porque
la mezcla reactiva se forma con 50 mL de sosa y 50 mL de acetato
sódico, lo que hace que el volumen final sea de 100 mL.
Para determinar la
conductividad de la mezcla reactiva, cuando la reacción se
ha completado, se indica que se prepare 100 mL de disolución
de acetato sódico lo más parecida a la disolución
de NaOH preparada para simular las condiciones iniciales de
reacción. ¿Por qué?
Porque
cuando la reacción se ha completado toda la sosa se ha
transformado en acetato sódico.
No
es necesario que sea exactamente igual a la concentración de
sosa. Es suficiente que sea aproximadamente 0.01 M, ya que el
acetato sódico no es un reactivo; estamos obteniendo el orden
de reacción respecto a los reactivos.
Porque
suponemos que la reacción es irreversible, por tanto, cuando
la reacción se ha completado toda la sosa se habrá
transformado en acetato sódico.
CUESTIONES POSLABORATORIO
Al realizar esta experiencia
un alumno no
calibra el
conductímetro. Esto repercutirá en:
La
determinación del orden de reacción y la constante de
velocidad.
La
determinación de la constante de velocidad.
La
determinación del orden de reacción.
No
influye.
Al realizar esta experiencia
un alumno no mide
la conductividad del disolvente.
Esto repercutirá en:
La
determinación del orden de reacción y la constante de
velocidad.
La determinación del
orden de reacción.
La
determinación de la constante de velocidad.
No
influye.
Un alumno se
olvida de valorar la sosa:
Esto repercutirá en:
La
determinación del orden de reacción y la constante de
velocidad.
La determinación del
orden de reacción.
La
determinación de la constante de velocidad.
No influye.
En la preparación de
la mezcla reactiva la reacción comienza al mezclar ambos
reactivos, la sosa y el acetato de etilo, por tanto en ese momento
debe ponerse el cronómetro en marcha. Sin embargo, un alumno
se olvida de ponerlo en marcha y lo hace cuando va a empezar a
medir la conductividad de la mezcla de reacción. Repercutirá
esto en:
La
determinación del orden de reacción y la constante de
velocidad.
La determinación del
orden de reacción.
La
determinación de la constante de velocidad.
No influye.
En la preparación de
la disolución de ftalato, un alumno decide pesar una cierta
cantidad y disolverlo en 25 mL de agua. Repite el procedimiento
varias veces, pesando una cierta cantidad de ftalato y
disolviéndolo en agua. El volumen de agua lo mide con una
probeta. ¿Debería haber utilizado material
volumétrico de mayor precisión?
Si porque necesitamos conocer
la concentración exacta de la disolución de ftalato.
No es necesario ya que la
probeta tiene suficiente precisión.
No,
ya que no es necesario conocer el volumen de agua utilizado.
El alumno
de la cuestión anterior realiza
una de las disoluciones de ftalato disolviéndolo en 50 mL de
agua. En las demás valoraciones disolvió en ftalato
en 25 mL de agua y gastó alrededor de 22 mL de sosa. ¿Qué
volumen aproximado de sosa gastará en la valoración
en la que el ftalato se disolvió en 50 mL de agua?
22
11
44
Al
valorar la disolución de sosa un alumno pesa siempre
la misma cantidad
de ftalato, mientras que otro pesa diferente masa de ftalato en
cada valoración. El primer alumno gasta 24.3 mL, 24.5 mL y
24.0 mL de sosa. El segundo alumno gasta 24.8, 21.9 y 26.6 mL. ¿Qué
alumno cree que ha procedido más correctamente? :
No lo podemos saber con estos
datos.
El primer alumno porque
siempre tenemos que pesar la misma cantidad de ftalato.
El segundo porque no es
necesario pesar la misma cantidad de ftalato.
Para medir la conductividad
a tiempo cero un alumno mide la conductividad de la siguiente
disolución: 100 mL de sosa 0.02M. Esto es incorrecto. ¿Cómo
se dará cuenta el alumno de su error?
Porque la constante de
velocidad que obtenga será el doble de la esperada.
Porque la constante de
velocidad que obtenga será la mitad de la esperada.
La conductividad registrada
será aproximadamente la mitad de la primera obtenida para la
mezcla reactiva.
La
conductividad registrada será aproximadamente el doble de la
primera obtenida para la mezcla reactiva.
Un alumno para simular las
condiciones finales de la reacción prepara 100 mL de
disolución de acetato sódico de concentración
adecuada. La conductividad registrada es 660 S.
Por otra parte el alumno deja su muestra reactiva durante 24 horas
y registra la conductividad de la misma, comprobando que ésta
se mantiene constante. ¿Qué valor de conductividad
cree que habrá registrado?
660
S.
>660
S.
<
660 S.
¿Qué
concentración de sosa (teniendo encuenta el factor de
titulación) debe utilizarse en el cálculo de la
constante absoluta de velocidad?
0.1
M.
0.02
M.
0.01M.
Para
generar el acetato sódico que habría al final de la
reacción, suponiendo que ésta es irreversible, se
puede utilizar ácido acético y sosa. Se sugiere poner
en el erlenmeyer el mismo volumen de sosa que el utilizado en la
preparación de la mezcla reactiva (10 mL) y añadir
ácido acético (en la bureta) hasta llegar al punto de
equivalencia y aforar a 100 mL. ¿Por qué se sugiere
valorar la sosa con el ácido y no al revés que es el
procedimiento habitual?
Porque
la sosa la hemos valorado y el ácido no.
Porque
la sosa utilizada en la preparación de la mezcla reactiva es
la que determinará la cantidad de acetato sódico que
se obtendrá.
Esta
es una posibilidad pero se podría hacer la valoración
al revés utilizando el mismo volumen de acético que de
sosa se utilizó
en la preparación de la mezcla reactiva.
Práctica Culata Practca n° 1 Desmontaje Verificaciones Puesta
Relaciones con Instituciones Educativas Prácticas Formativas Este Contenido
Tags: conductimétrica de, conductimétrica, velocidad, práctica, determinación, constante