Cinética De La Reacción De Solvólisis De Cloruro De Tert-Butilo

Universidad de Santiago de Chile

Facultad de Química y Biología

Principio de los Procesos Químicos II

Ingeniería de ejecución en Química

Elizabeth Garrido

Primer Semestre 2013

Laboratorio N°5

Cinética de la reacción de solvólisis de Cloruro de

Tert-Butilo

Integrantes:

John Bustos G.

Patricia Jara H.

Fecha de entrega:

16/08/2013

Resumen

En esta experiencia de laboratorio para lograr el objetivo requerido se realizaron soluciones con diferentes concentraciones de hidróxido de sodio valorado y 3 ml de clorurro de tert-butilo, todo esto con gotas de indicador de bromofenol, midiendo el tiempo desde que se agregó el cloruro de tert-butilo hasta cuando la solución cambiaba de color azul a verde limón, momento en el cual el HCl producido neutraliza a la base, esto se realizó a temperatura ambiente. Para así calcular la constante de velocidad y con esta la energía de activación. También se realizó a diferentes temperaturas pero con una composición determinada, para evaluar el efecto de la temperatura en la cinética de la reacción. Con respecto a los objetivos planteados para este laboratorio, se cumplieron, es decir la demostración del primer orden de la reacción, la determinación de la energía de activación y el cálculo de las diversas constantes de velocidad en base a los tiempos que llevó cada reacción.

Introducción

La solvólisis del cloruro de terbutilo es un clásico ejemplo de una reacción de

sustitución nucleofílica unimolecular, que transcurre de acuerdo a la ecuación:

R-Cl + H2O R – OH + HCl

Se dice que esta reacción de sustitución es del tipo SN1, debido a que el paso

determinante de ella es unimolecular. Como es típico en el estudio cinético de una

reacción química, si de alguna forma es posible determinar la concentración de

reactivos y / o productos en función del tiempo, se puede determinar la velocidad

de la reacción y posteriormente, la constante de velocidad.

En el presente caso, se desarrolla un método para determinar el instante en el cual

se ha formado una cantidad determinada de HCl, mediante el cambio de color de un

indicador ácido – base, azul de bromofenol.

De la ley de velocidad se puede obtener la constante de velocidad:

Velocidad = k [(CH3)3 CCl]

d [(CH3)3 CCl] /dt = k [(CH3)3 CCl]

d [(CH3)3 CCl] / [(CH3)3 CCl] = k dt / integrando

Ln [(CH3)3CCl] = k t

La dependencia de la constante de velocidad con la temperatura absoluta se rige por la ley de Arrhenius:

k=k_0 e^((-E)/RT)

Donde E es la energía de activación (cal/mol), T la temperatura absoluta (K), R la constante universal de los gases (8,314 J/mol K) y k_o el factor de frecuencia que es independiente de la temperatura.

Objetivos

Determinar los parámetros cinéticos de la reacción de solvólisis de cloruro de ter-butilo.

Materiales

Solución de NaOH 0.1 M

Solución 0.1 M de cloruro de terbutilo en acetona

Solución de indicador azul de bromofenol al 1 %

Agua

Indicador de bromofenol

6 matraz de Erlenmeyer

Termómetro

Cronómetro

2 Pipetas graduadas de 1ml

1 pipeta aforada de 3ml

Propipetas

Metodología

Orden de reacción:

Se mide el tiempo necesario para alcanzar un tiempo determinado porcentaje de hidrólisis.

En un matraz de erlenmeyer de 25 mL, se preparan las soluciones que veremos en la siguiente tabla a las cuales se les agregó 3 gotas de indicador de azul de bromofenol y 3mL de solución de cloruro de terbutilo en acetona. Finalmente con un cronómetro se mide el tiempo para el cambio de color del indicador.

Tabla N° 1

Muestra 1 2 3 4 5 6

NaOH (ml) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

H2O (ml) 6,9 6,8 6,7 6,6 6,5 6,4

Tiempo (s) 60 183,6 247,8 370,8 573 690

Energía de activación:

Se repite el procedimiento anterior de la muestra 2, en la cual se ambientan durante 3 minutos primero las muestras antes de echarle la solución de cloruro de terbutilo, luego de echarle esta solución se miden 3 temperaturas diferentes el cambio de color del indicador en un baño de agua.

Tabla N° 2

Muestra 1 2 3

NaOH(ml) 0,2 0,2 0,2

H2O(ml) 6,8 6,8 6,8

Tiempo (s) 1980,00 72,00 65,40

Tiempo (s) 1983,06 120 648

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