Práctica laboratorio: “Propiedades eléctricas de las ...›ΛΛ˚(Hac)= ΛΛΛ˚(NaAz)...

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Autor desconocido. Public Domain. http://pixabay.com/es/icono-luz-bombilla-tema-apps-idea-28020/

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