Cinética Exp. [Relatório] - Hidro éster

7/27/2019 Cintica Exp. [Relatrio] - Hidro ster

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAR

CENTRO TECNOLGICOFACULDADE DE ENGENHARIA QUMICACURSO DE GRADUAO EM ENGENHARIA QUMICA

CINTICA QUMICA EXPERIMENTAL

HIDRLISE CATALISADA DE UM STER

ANDRADE, C. H. ; MIYAGAWA, H. K. ; FERREIRA, L da S

Belm - PA2009


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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARCENTRO TECNOLGICO

FACULDADE DE ENGENHARIA QUMICACURSO DE GRADUAO EM ENGENHARIA QUMICA

CINTICA QUMICA EXPERIMENTAL

HIDRLISE CATALISADA DE UM STER

Trabalho apresentado como parte daavaliao da disciplina Cintica QumicaExperimental, do curso de EngenhariaQumica da Universidade Federal do Par.

Professor: Fdio CarbosoRelatores: Cssio Hemrique Andrade - 07025001801

Helder Kiyoshi Miyagawa - 07025000201Lucianoda Silva Ferreita - 0302504301

Belm - PA2009


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RESUMO

A hidrlise um termo aplicado a reaes orgnicas e inorgnicas em que a

gua efetua uma dupla troca com outro composto. Para um ster, a hidrlise pode ser

catalisada por meio da presena de um cido forte. No experimento foi estudada a

hidrlise do acetato de etila em meio cido para a formao de acido actico. O

experimento mostrou resultados caractersticos de uma reao de pseudo segunda ordem

com um coeficiente de correlao igual a 0,778 com constante cintica igual a

0,0003L.mol-1.s-1. Porm, por meio de uma reviso bibliogrfica verificou-se a reao

com sendo uma de pseudo primeira ordem.

Palavras chave: Hidrlise, ster, ordem, constante cintica.


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SUMRIO

1 Introduo............................................................................................................. pag.05

2 Hidrlise de steres.............................................................................................. pag.06

2.1 Hidrlise do Acetato de Etila................................................................. pag.06

3 Materiais e Mtodos.............................................................................................. pag.07

3.1 Materiais................................................................................................. pag.07

3.2 Mtodo................................................................................................... pag.07

4 Resultados............................................................................................................. pag.08

5 Questes................................................................................................................ pag.09

6 Concluso.............................................................................................................. pag.10

Referncias Bibliogrficas....................................................................................... pag.11


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1 Introduo

O acetato de etila da famlia dos steres, tendo um alto poder de solvncia,

muito utilizado como solvente polar. um lquido, lmpido, incolor e com o odor forte

e frutal, obtido pela reao do cido actico com o etanol (MAKENI, 2004).

Uma importante reao de steres a sua hidrlise, uma reao reversa da sua

formao. Ela pode ser definida como uma reao qumica de quebra de uma molcula

por gua. uma reao de alterao envolvendo fluido aquoso com ons de hidrognio

(H+) ou de hidroxila (OH) substituindo ons que so liberados para a soluo.

O estudo da hidrlise pode ser aplicado para determinao da taxa de

decomposio de produtos farmacolgicos e posterior estimativa do prazo de validade

de produtos derivados de cidos carboxlicos, como o caso dos steres.

O experimento deteve-se ao objetivo de se determinar a constante cintica da

hidrlise catalisada de um ster. Acetato de etila catalisado pelo cido clordrico.


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2 Hidrlise de steres

A reao de hidrolise de steres pode ser catalisada por ambos os ons de

hidrognio ou hidroxila, que um exemplo de uma catlise cido-base especfica.

Segundo Bamford e Tripper (1972) existem dois mtodos diferentes de clivagem das

ligaes do ster: acil-oxigenio, para maioria dos steres hidrolisados em condies

cidas, e alkil-oxigenio.

Um cido catalisa a reao, pois o mesmo consegue protonar o ster no oxignio

do grupo carbonila aumentando a susceptibilidade do carbono do grupo sofrer um

ataque (LEE, 2004).

2.1Hidrlise do Acetato de Etila

A reao do acetato de etila em meio aquoso se processa lentamente, sendo

catalisada em soluo cida temos.

3 2 5 3 2 52H

H C COOC H H O H C COOH C H OH+

+ +

A reao reversvel e a velocidade da hidrlise num tempo qualquer igual

diferena entre a velocidade da decomposio e a velocidade da reao da reao

inversa. Assim, sua lei de velocidade pode ser escrita como:

3 2 5

3 2 5 3 2 51 2

[ ][ 2 ][ ] [ ][ ]

d CH COOC H

k H O CH COOC H k CH COOH C H OH dt

=

Para solues diludas, a concentrao da gua est em excesso e sua variao

com o tempo pode ser desprezada com relao da concentrao do ster. Ento,

3 2 5

3 2 5 3 2 52[ ]

[ ] [ ][ ]d CH COOC H

k CH COOC H k CH COOH C H OH dt

=

Nos tempos iniciais da hidrlise as concentraes de etanol e cido actico so

muito pequenas, podendo ser desprezadas. Assim, a lei da velocidade pode ser reescrita

como:

3 2 5

3 2 5

[ ][ ]

d CH COOC Hk CH COOC H

dt =

Segundo Belm (2007) esta ultima equao caracteriza a reao como uma de

pseudo primeira ordem.


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Reao de Ordem Zero

y = -4E-05x + 0,4278

R2 = 0,6723

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

tempo (s)

[ster]

Grfico 3: Grfico para uma reao de Ordem zero.

Analisando a tabela 1, nota-se que a relao [H+]-[HCl] negativa nos tempos de 10, 20

e 30 minutos. Este fato teoricamente impossvel de se ocorrer. Mesmo assim, analisando os

grficos, descarta-se a possibilidade de uma reao de ordem zero e de primeira ordem e

supe-se uma reao de pseudo segunda ordem, porm como foi comentado no final do

tpico 2.1 a reao trata-se de uma de pseudo-primeira ordem.

Para o clculo da constante, usa-se a reao caracterstica de segunda ordem

1/[ster] = kt + 1/[ster]0

Como no grfico 2 o coeficiente angular igual a 0,0003, ento a constante

cintica da reao 0,0003L.mol-1.s-1.

5 Questes

5.1 Segundo House (2007), a reao uma reao global uma reao de segunda

ordem, como a ordem em relao ao acetato igual a um, a ordem em relao gua

tambm deve ser igual a 1.

5.2 Os erros no experimento podem ser advindos por erros operacionais no momento da

titulao ou no momento de retirada e transferncia da amostra de 2,5mL para titulao.

A titulao incompleta da amostra de 2,5mL pode ter diminudo a [H+] tornando ento a

relao [H+]-[HCl] negativa nos pontos em 10, 20 e 30 minutos.

5.3 A soluo diluda de ster para a concentrao de gua na soluo ser muito superior

a do ster e podemos fazer a considerao da concentrao de gua no variar com o

tempo e obtermos uma reao de pseudo-primeira ordem.

5.4 A concentrao do catalisador no alterada, pois o mesmo no nem produzido

nem consumido na reao.


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6. Concluso

O mtodo empregado do experimento e as consideraes feitas junto aos dados

obtidos experimentalmente deduziram a reao como sendo de pseudo-segunda ordem

em relao ao consumo do ster. O coeficiente de correlao (0,778) pode ser ainda

considerado como forte, porm, a reviso da bibliografia (HOUSE, 2007 e BANFOR &

TIPPER, 1972) mostra que a reao uma reao global de segunda ordem e de

primeira ordem em relao aos reagentes. Este erro na ordem da reao pode ser

justificado pelo item 5.2.


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Referncias Bibliogrficas

BAMFORD, C. H.; TIPPER, C.F.H. Comprehensive Chemical Kinetics: Volume 10Ester Formation and Hydrolysis and Related Reactions. Elsevier, 1972.

BELEM, Lauriberto Paulo. Cintica qumica aplicada e eletroqumica: Roteiro 02.Universidade Metodista de Piracicaba. Faculdade de Engenharia e Cincias Qumicas(FECQ), 2007. Disponvel em: http://www.unimep.br/~lpbelem/roteiro02.doc. Acessoem 15 maio 2009.

HOUSE, James E. Principles of Chemical Kinetics. 2ed. Elsevier, 2007.

LEE, Irene. Aula 10: Derivados Carboxlicos e Aminas. Case Westem ReserveUnivercity. Cleveland, 2004. Disponvel em:http://www.angelfire.com/crazy3/qfl2308/QFL_2308_Aula_10.pdf. Acesso em 15 maio2009.

MAKENI Chemicals. Acetato de Etila. Makeni chemicals comrcio e indstria deprodutos qumicos LDTA. Diadema SP, 2004. Disponvel emhttp://www.makeni.com.br/Portals/Makeni/prod/boletim/Acetato%20de%20Etila.pdf.Acesso em 11 junho 2009.

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