Práctica laboratorio: “Propiedades eléctricas de las ...›ΛΛ˚(Hac)= ΛΛΛ˚(NaAz)...
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Práctica laboratorio:
“Propiedades eléctricas de las
disoluciones de electrolitos.
Aplicación: cinética de la hidrólisis
del acetato de etilo”
Práctica laboratorio:
“Propiedades eléctricas de las
disoluciones de electrolitos.
Aplicación: cinética de la hidrólisis
del acetato de etilo”
Jorge Bañuelos, Luis Lain, Leyre Pérez, Maria Nieve s Sánchez Rayo, Alicia Torre, Miren Itziar Urrecha
Dpto Química Física
PRÁCTICA LABORATORIO: “Propiedades eléctricas de las disoluciones de electrolitos. Aplicación: cinética de la hidrólisis del acetato de etilo”
OBJETIVO:
A) Estudio de la conductividad de electrolitos fuertes y débiles . Determinación de conductividad molar límite .
B) Estudio mediante conductimetría de la cinética de una reacciónquímica.
MEDIDA EXPERIMENTAL:
Determinación de la conductividad de disoluciones de electrolitos mediante un conductímetro.
Propiedades eléctricas de las disoluciones de electrolitos. Aplicación: cinética de la hidrólisis del acetato de etilo
CH3COONa
Ley de la migración independiente de iones de Kohlrausch
Λº CH3COOH
A) Estudio de la conductividad de electrolitos fuertes y débiles. Determinación de conductividad molar límite.
HCl
CH3COONa
NaCl
CH3COOH
FuertesDébilesDeterminar Λº para todos ellos
M
κ1000Λ
⋅=
1/20 MAΛΛ ⋅−=c1/2
Λ
Electrolito fuerte
Λº Electrolito débil
ΛΛΛΛ ˚ Conductividad molar límite
Electrolitos fuertes
Análisis de la dependencia de la conductividad y c1/2 para:
Propiedades eléctricas de las disoluciones de electrolitos. Aplicación: cinética de la hidrólisis del acetato de etilo
Ley de la migración independiente de iones(Kohlrausch):
−+ += 000 λλΛ
Electrolito débil: ΛΛΛΛ ˚ ?
ΛΛΛΛ 0+ y ΛΛΛΛ 0- son los valores de ΛΛΛΛ ˚ que se obtienen a partir de determinaciones con electrolitos fuertes.
HAc H+ + Ac-
NaCl Na+ + Cl-
HCl H+ + Cl-
NaAc Na+ + Ac-
Electrolitos fuertes
ΛΛΛΛ ˚ (NaCl)
ΛΛΛΛ ˚ (HCl)
ΛΛΛΛ ˚ (NaAc)
ΛΛΛΛ ˚ (NaAz) +ΛΛΛΛ ˚ (HCl)-ΛΛΛΛ ˚ (NaCl)ΛΛΛΛ ˚ (Hac)=
Propiedades eléctricas de las disoluciones de electrolitos. Aplicación: cinética de la hidrólisis del acetato de etilo
• A medida que avanza la reacción se consume OH- y disminuye la conductancia de la solución (o aumenta su resistencia). Esta resistencia se mide a través del tiempo con un conductímetro.
[ ] tkEtAc
R
1
R
1
R
1
R
1
o
t
ot =
−
−
∞
B) Estudio mediante conductimetría de la cinética de un a reacciónquímica
A una temperatura dada la conductividad del ion CH3COO- es menor que la del ion OH-
• Se verifica que es una cinética de primer orden para cada reactivo y se calcula la constante de velocidad k.
Propiedades eléctricas de las disoluciones de electrolitos. Aplicación: cinética de la hidrólisis del acetato de etilo
vd[CH3COOEt]
=dt
- = k [CH3COOEt]1 [NaOH] 1
Si [CH3COOEt]0 = [NaOH]0
REACCIONES DE ORDEN 2 v = k [A] 2
|-(-1/ [A])| = K | t |
v d[CH3COOEt]=dt
- = k [CH3COOEt]2
Propiedades eléctricas de las disoluciones de electrolitos. Aplicación: cinética de la hidrólisis del acetato de etilo
¿Relación entre Λ y concentración?
Generalmente la conductividad molar se expresa en (S cm2 mol-1). Como la conductividad, κ se expresa en (S cm-1) y la concentración en (mol L-1) se introduce un factor de corrección para hacer compatibles las unidades.
La ecuación para Λm que se deberá usar en la práctica es:
célulacte ρR =
Propiedades eléctricas de las disoluciones de electrolitos. Aplicación: cinética de la hidrólisis del acetato de etilo
célulacte ρR =
ccte
célula1000
Λ=R
1
ctec=R
1Existirá una dependencia entre c y Λ del tipo
Se trabaja en un intervalo de c muy pequeño y se considera Λ como constante
AAA
célula
Acctec
cte=Λ=
1000R
1
Propiedades eléctricas de las disoluciones de electrolitos. Aplicación: cinética de la hidrólisis del acetato de etilo
Tiempo Conductividad debida a
0 NaOH
t NaOH y CH3COONa
∞∞∞∞ CH3COONa
030
0
][][1
COOEtCHcteNaOHcteR
==
03 ][1
COOEtCHcteR
=
∞
)][](['][1
3033 tt
t
COOEtCHCOOEtCHcteCOOEtCHcteR
−+=
Tiempo 0
Tiempo ∞∞∞∞
ctecte
RRCOOEtCH
−
−
= ∞
'
11
][ 003
Tiempo t
ctecte
RRCOOEtCH
t
t −
−
= ∞
'
11
][ 3
Propiedades eléctricas de las disoluciones de electrolitos. Aplicación: cinética de la hidrólisis del acetato de etilo
ctecte
RRCOOEtCH
−
−
= ∞
'
11
][ 003
ctecte
RRCOOEtCH
t
t −
−
= ∞
'
11
][ 3
[ ] tkEtAc
R
1
R
1
R
1
R
1
o
t
ot =
−
−
∞
Propiedades eléctricas de las disoluciones de electrolitos. Aplicación: cinética de la hidrólisis del acetato de etilo
FUNDAMENTO PRÁCTICO
MATERIALES
1 erlenmeyer de 250 cm3
5 matraces aforados de 100 cm3
1 pipeta de 10cm3
1 pipeta de 5cm3
3 vasos de precipitados de 100 cm3
1 vaso de precipitado de 250 cm3
1 bureta1 varilla de vidrio1 pipetas Pasteur1 conductímetro1 cronómetro
Ácido acético (0,1 M)Ácido clorhídrico (0,1 M)Cloruro sódico (0,1 M)Acetato de etilo (0,3 M)Acetato sódico (s)Hidróxido sódico (s)Hidrógeno ftalato potásico (s)FenoftaleínaCloruro potásico (0,01M estándar)
Propiedades eléctricas de las disoluciones de electrolitos. Aplicación: cinética de la hidrólisis del acetato de etilo
SUSTANCIAS
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
A
C1: 20 cm3 de C0 en 100 cm3
C2: 10 cm3 de C0 en 100 cm3
C3: 5 cm3 de C0 en 100 cm3
C4: 10 cm3 de C1 en 100 cm3
C5: 5 cm3 de C1 en 100 cm3
A partir de la disolución 0,1 M preparar 100 cm3 de lassiguientes disoluciones de :
GRUPO A: HClGRUPO B: NaCl
GRUPO C: CH3COONa
C1: 50 cm3 de C0 en 100 cm3
C2: 10 cm3 de C0 en 100 cm3
C3: 5 cm3 de C0 en 100 cm3
C4: 10 cm3 de C2 en 100 cm3
C5: 5 cm3 de C2 en 100 cm3
A partir de la disolución 0,1 M de CH3COONapreparar 100 cm3 de las siguientes disoluciones de :
SERIE 1
SERIE 2
¿Es un electrolito fuerte o débil?
Propiedades eléctricas de las disoluciones de electrolitos. Aplicación: cinética de la hidrólisis del acetato de etilo
Empleando la disolución estándar de KCl, determinar la constante de la célula
Medir la conductividad del agua empleada en la preparación de lasdisoluciones
Medir la conductividad de cada una de las disoluciones
AVISO: Asegurarse que la célula de conductividad este limpia antes de hacer una medida. Para ello lavar con agua hasta que la conductividad sea constante. Secar elelectrodo antes de medir. Al realizar las medidas de una misma serie no limpiar elelectrodo y medir de la más diluída a la más concentrada.
Propiedades eléctricas de las disoluciones de electrolitos. Aplicación:
cinética de la hidrólisis del acetato de etilo
DisR-1(dis)
(Ω-1)
C1
C2
C3
C4
C5
Dis.R-1(dis)(Ω-1)
C1
C2
C3
C4
C5
SERIE 1 SERIE 2
Se utilizan concentraciones iniciales iguales de las acetato de etilo e hidróxido sódico.
•Se prepara una disolución de NaOH 0.02M por dilución de una solución madre (M=0.1) previamente valorada.
•Se prepara la solución de acetato de etilo por pesada.
•Se pipetean 50 ml de la solución de acetato de etilo en un erlenmeyer, se agregan 50 ml de la solución de NaOH medido con pipeta.
•En el instante del agregado de la segunda solución, se pone en marcha un cronómetro y se lee el tiempo de mezclado (t0) y se mezclan bien
•Se realizan las siguientes lecturas del conductímetro (L) cada dos minutos (t’) hasta los 40 minutos aproximadamente.
B
Propiedades eléctricas de las disoluciones de electrolitos. Aplicación: cinética de la hidrólisis del acetato de etilo
Para determinar la conductividad inicial:
se diluyen 25 ml de la solución de NaOH 0.02M utilizada en la experiencia a 25 ml con agua de conductividad.
Para determinar la conductividad final:
a) se mide la conductividad de la solución reaccionante al día siguiente.b) se prepara una disolución de acetato sódico de concentración correspondiente a la reacción total y se mide su conductividad.
∞
R
1
0
R
1
[ ] tkEtAc
R
1
R
1
R
1
R
1
o
t
ot =
−
−
∞
Propiedades eléctricas de las disoluciones de electrolitos. Aplicación: cinética de la hidrólisis del acetato de etilo
TRATAMIENTO DE DATOS
Conductividad serie 1
Electrolito:Constante de la célula =R-1(H2O) =
Conductividad serie 2 (ácido acético)
Dis[ ](M)
R-1(dis)(Ω-1)
k(dis)(Ω-1·cm-1)
k(Ω-1·cm-1)
Λ(Ω-1·cm2·mol-1) M1/2
C1
C2
C3
C4
C5
Electrolito:Constante de la célula =R-1(H2O) =
K (electrolito) = k(disolución) - k(agua)
A
Propiedades eléctricas de las disoluciones de electrolitos. Aplicación: cinética de la hidrólisis del acetato de etilo
Calcula la conductividad molar de cada una de las disoluciones
Representar R-1 (L) vs M1/2
ΛΛΛΛ˚(NaAz) + ΛΛΛΛ˚(HCl) - ΛΛΛΛ˚(NaCl)
Determinar la conductividad molar límite del electrolito fuerte
Determinar la conductividad molar límite del electrolito débil:
Propiedades eléctricas de las disoluciones de electrolitos. Aplicación: cinética de la hidrólisis del acetato de etilo
B
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 5 10 15 20 25 30
y = 0,018346 + 0,040074x R= 0,99878
Tiempo (min)
t
ot
R
1
R
1
R
1
R
1
−
−
∞
[ ] tkEtAc
R
1
R
1
R
1
R
1
o
t
ot =
−
−
∞
[ ] )min( 11 −−= M
oEtAc
pendiente k
Propiedades eléctricas de las disoluciones de electrolitos. Aplicación: cinética de la hidrólisis del acetato de etilo