CINETICA DE LA REACCION DE SOLVOLISIS DEL CLORURO DE TERBUTILO

Laboratorio Nº1

CINETICA DE LA REACCION DE SOLVOLISIS DEL CLORURO DE TERBUTILO

Autores:

Curso:

• Laboratorio de Físico-Química II

Fecha entrega:

• 01/05/2014

Índice

Índice        2

I.- Resumen        2

II.- Introducción        3

III.- Materiales y Métodos        4

1-        Materiales        4

Metodología        6

a) Orden de Reacción        6

b) Energía de Activación        6

IV.- Resultados y Discusión        7

a)        Orden de Reacción        7

b)        Energía de Activación        9

V.- Conclusiones        12

VI.- Bibliografía o Referencias        13

I.- Resumen

En el siguiente informe se pretende demostrar el cálculo de la velocidad de reacción, el orden de la reacción y la ecuación de Arrhenius mediante el experimento de la solvólisis del cloruro de terbutilo.

La velocidad de reacción (k) se determinó por la cantidad de moles  de cloruro de terbutilo que reaccionó con la solución de NaOH formando moles de HCl, para ello se realizaron 6 muestras donde varió  concentración de NaOH, manteniendo constante la temperatura. Se observó que a distintas concentraciones, el tiempo de reacción fue variando. Mientras mayor sea la cantidad de NaOH, mayor es el tiempo en generar HCl.  
Haciendo una regresión lineal de los datos obtenidos (ln((CH3)3Cl) vs tiempo), se obtiene la constante de velocidad (k) y el coeficiente de correlación (R2), dando como resultado:

[pic 1]

Siendo este último, un parámetro que indica un notable error en el experimento, ya que el coeficiente de correlación debe ser cercano a 1, puesto que la reacción es de primer orden.  Se asumen errores experimentales (mal conteo de tiempo y/o error en la elaboración de las muestras).

Se realizó un segundo experimento, con el objetivo de encontrar los valores de la energía de activación (E) y el factor de frecuencia (A) de la ecuación de Arrhenius y la linealización de esta, para ello se realizaron 5 muestras a la misma concentración, pero a distintas temperaturas, dando como resultado:

 [pic 2][pic 3]

II.- Introducción

En esta práctica se estudiará el comportamiento cinético de una reacción de solvólisis de cloruro de terbutilo de la siguiente manera:

[pic 4]

Es una reacción de sustitución se denomina SN1 debido a que el paso determinante es unimolecular, por lo cual se comprobará experimentalmente mediante una ecuación de velocidad integrada de primer orden:

[pic 5]

y además se determinará la constante de velocidad de la reacción utilizando la ecuación de Arrhenius y sus respectivos parámetros (energía de activación, y factor de frecuencia) para la reacción estudiada:

[pic 6]

Dónde:

• K=Constante de velocidad de reacción
• Ko=Factor de frecuencia
• E=Energía de activación
• R=Constante universal de los gases
• T=Temperatura (K)

De esta forma se desarrollará el experimento usando una solución básica la cual al reaccionar y formar una determinada cantidad de un compuesto ácido cambiará de color gracias a un indicador ácido-base (indicador azul de bromofenol), lo cual será estudiado a medida pasa el tiempo.

III.- Materiales y Métodos

1. Materiales

Para realizar la solvolisis del cloruro de terbutilo, se emplearon los siguientes materiales:

Reactivos:

• Solución de NaOH 0,1 M
• Solución de Cloruro de Terbutilo en acetona ((CH3)3CCl) 0,1 M
• Solución de indicador azul de bromofenol (C19H10Br4O5S ) al 1%
  

Otros materiales:

• Agua destilada
• 6 matraz de Erlenmeyer de 25mL
• Pipeta volumétrica 3 mL
• Pipeta graduada 10 mL
• Pipeta graduada 1 mL
• Propipeta
• Cronómetro
• Termómetro
• Gafas de seguridad, Guantes y delantal

Metodología

a) Orden de Reacción

1. Se preparó  6 muestras  de 7 mL cada una en  distintos matraces  con solución de agua y NaOH a diferentes proporciones, como se indica en la siguiente tabla:

Tabla 1 - Composición de cada muestra

Las medidas de agua destilada fueron tomadas con una pipeta volumétrica de 10 mL,  y la cantidad de NaOH se midió con una pipeta volumétrica de 1 mL.

1. A cada muestra se añadió 3 gotas de Azul de bromofenol

2. Las muestras se ambientaron durante 5 minutos, bajo campana de seguridad, alcanzando la temperatura de 25 (temperatura ambiente)[pic 7]
3. Se agregó con pipeta volumétrica, 3mL de solución de cloruro de terbutilo en acetona a cada muestra. Desde el momento que cae la primera gota se comenzó a cronometrar el tiempo de reacción, agitando constantemente el matraz.
4. Se detuvo el tiempo en el momento en que la muestra cambió de color, desde un azul purpura a un color amarillo.

b) Energía de Activación

Para este experimento se utilizó muestras con la misma concentración, pero en diferentes temperaturas, 5 ambientes distintos,  en este caso se realizó en agua de la llave corriendo. Para efectos de cálculo el experimento se realizó dos veces.

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