¡Descarga Hidrolisis del cloruro de terbutilo y más Exámenes en PDF de Cinética de la transformación de fase solo en Docsity!
La reacción de hidrolisis del cloruro de terbutilo
C 4 H 9 Cl + H 2 O → C 4 H 9 OH + HCl
Fue estudiada a 2 temperaturas diferentes, el protocolo experimental se describe a
Continuación 100 ml de una solución 0.2 M de C4H9Cl se mezcló con 100 ml de
agua desionizada, la mezcla de reacción se colocó en un baño termoregulado a la
temperatura seleccionada para el análisis, se tomaron alícuotas de 10 ml de la
mezcla de reacción a diferentes tiempos valorando la aparición de ácido clorhídrico
mediante una solución 0.1 M de NaOH utilizando fenolftaleína como indicador, los
datos obtenidos mediante las diferentes corridas experimentales se muestran a
continuación
Experimento 1 efectuado a 25 °C constantes
T (min) 0 10 20 30 40 50 60
V
NaOH
(ml)
Experimento 2 efectuado a 30 °C constantes
T (min) 5 10 15 20 25 30 35
V NaOH
(ml)
Las consideraciones experimentales de los equipos que llevaron a cabo los estudios
cinéticos son que la reacción puede seguir una cinética del tipo
𝐶 4 𝐻 9 𝐶𝑙
𝐶 4 𝐻 9 𝐶𝑙
𝑛
A partir de la información proporcionada obtenga:
a) El modelo cinético de la reacción a 25 °C mediante el método diferencial
b) El modelo cinético de la reacción del experimento a 30 °C empleando el
método integral
c) Un tercer equipo llevo a cabo la misma reacción a 50 °C y ha reportado un
tiempo de vida media de 5 minutos, con base en los resultados de los tres
equipos que analizaron la reacción obtenga el valor de la energía de
activación y el factor de frecuencia
d) Obtenga el valor de la constante de velocidad de reacción a una temperatura
de 40 °C y el tiempo de vida media a esta temperatura
e) Describa porque los equipos que analizaron la reacción consideran el uso del
modelo
𝐶 4 𝐻 9 𝐶𝑙
𝐶 4 𝐻 9 𝐶𝑙
𝑛
En el cual no se considera la concentración del agua
f) Obtenga el perfil de concentraciones del cloruro de terbuilo y del alcohol
terbutilico a 50 °C utilice polymath para obtener la gráfica correspondiente,
no es necesario insertar el código, verifique que su respuesta del inciso d)
concuerda con lo mostrado en la grafica
g) ¿Se puede considerar elemental a esta reacción? Considere para su análisis
la respuesta del inciso d)
h) Plantee un mecanismo para esta reacción que concuerde con los datos y con
su respuesta del inciso f)
C4H9Cl + H2O → C4H9OH + HCl
t V (NaOH) Cs(mol/L)
0 0 0
10 3.3 0.
20 5.5 0.
30 6.9 0.
40 7.9 0.
50 8.7 0.
60 9.1 0.
𝐻𝐶𝑙
𝑁𝑎𝑂𝐻
Ley de velocidad
A+B---→R+S
𝐴
𝐴
𝑛
𝐵
𝑛
𝐴
𝐴
𝑛
𝐵
𝑛
Se usa la siguiente ley
𝐴
𝐴
𝑛
Tenemos la concentración de S
𝐴
𝐴 0
𝐴
𝐴 0
𝐴
𝐴 0
𝐴
𝑆
𝑆 0
𝑠
𝑎
𝐴 0
𝐴
b)
Método integral para 30°C
Suponemos que n=
Ley de velocidad
𝑆
𝑆 0
𝑠
𝑎
𝐴 0
𝐴
𝑠
1
1
1
𝐻𝐶𝑙
- 1 𝑉
𝑁𝑎𝑂𝐻
10 𝑚𝑙
𝑎
𝐶𝑠 0
𝑠
𝑎
𝐶 𝐴 0
𝐶𝑠− 0
1 ∗ 0. 1
𝐶𝑠
- 1
𝐴
𝑑𝐶
𝐴
𝑑𝑡
𝐴
𝑛
𝐴
𝐴 0
𝐴
𝐴 0
𝐴 0
𝐴
𝑑𝐶 𝐴
𝑑𝑥 𝐴
𝐴 0
𝐴
𝐴 0
𝐴
Sustituir modelo
−𝐶 𝐴 0
𝑋 𝐴
𝑑𝑥 𝐴
[
𝐴 0
𝐴
)]
𝑛
𝐶 𝐴 0
𝑋 𝐴
𝑑𝑡
[
𝐴 0
𝐴
)]
𝑛
n=
𝐶 𝐴 0
𝑋 𝐴
𝑑𝑡
[
𝐴 0
𝐴
)]
1
𝐶 𝐴 0
𝑋 𝐴
𝑑𝑡
𝐴 0
𝐴
𝑑𝑥 𝐴
𝑑𝑡
𝐴
Separar variable
Integrar despejar
𝑑𝑥 𝐴
( 1 −𝑋 𝐴
)
𝑡
0
𝑥
𝐴
0
1
𝑡
𝑑𝑥 𝐴
( 1 −𝑋 𝐴
)
𝑥
𝐴
0
𝑘 = 0. 078 min
− 1
𝐴
Modelo cinético: −𝑟
𝐴
= 0. 078 min
− 1
𝐶 4 𝐻 6 𝐶𝑙
c)
Usando la el inciso c)
Concentración a usar 0.
1
𝑡
𝑑𝑥
𝐴
( 1 −𝑥
𝑎
)
𝑋
𝐴
0
1
5
1
( 1 −𝑥
𝑎
)
- 5
0
= 0. 1386 min
− 1
t K min^- 1 ln (K) 1/t
25 0.054 - 2.91877123 0.
30 0.078 - 2.55104645 0.
50 0.138 - 1.98050159 0.
𝐸𝑎
𝑅
- 5363
d)
Calculara de 40°C
40°𝐶
- 5363
= 0. 10082 min
− 1
Calcular el tiempo de vida
1
𝑘
𝑑𝑥
𝐴
( 1 −𝑥
𝑎
)
- 5
0
1
- 10082
1
( 1 −𝑥
𝑎
)
- 5
0
= 6. 875 min
− 1
e)
El agua no se considera dentro del modelo cinético ya que está en exceso, por lo
tanto, su concentración se toma como si fuera una constante.
Se demuestra mediante lo siguiente:
200 ml de H2O = (200 gr H2O)(1 mol/18 gr)= 11.111 mol
f)
Obtenga el perfil de concentraciones
𝐴
𝑟
𝑠
𝑝
Meter lo valores a Polymath de la siguiente manera:
d(Cr)/d(t)= 0. 1386 *Ca
d(Cs)/d(t)= 0. 1386 *Ca
d(Cp)/d(t)= 0. 1386 *Ca
Ca( 0 )= 0. 2
Cr( 0 )= 0
Cs( 0 )= 0
Cp( 0 )= 0
t( 0 )= 0
t(f)= 10
