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Cinética de la hidrolisis del acetato de etilo
Xxxxxxxxxx nombres xxxxxxxx
Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia
RESUMEN
Se estudió el cambio de concentración en el tiempo de la hidrolisis del acetato de etilo (AE)
catalizada por ácido clorhídrico. La técnica usada consistió en la valoración con hidróxido de
sodio de muestras reactivas cada cierto tiempo en inérvalos iguales. Se obtuvo un aumento del
volumen de base gastado correspondiente a la formación de acetato de etilo. Lo que permitió
conocer la concentración de AE en el tiempo en que se tomó la muestra. Los datos de
concentración se usaron para determinar el orden de la reacción por un método gráfico.
Finalmente se comprobó el comportamiento esperado y se calculó la contante específica de la
ley de velocidad.
Palabras clave: cinética, orden de reacción, ley de velocidad
1. Introducción
Uno de los problemas fundamentales que se
presentan en sistemas que involucran
reacciones químicas, como por ejemplo, al
diseñar o simular la operación de un reactor,
es el conocimiento de los modelos cinéticos,
los cuales pueden ser obtenidos
experimentalmente.
La cinética química constituye aquella parte
de la Fisicoquímica que se ocupa del estudio
de la velocidad con que transcurren las
reacciones químicas, así como de los factores
que influyen sobre las mismas. De entre
estos factores, los más interesantes son la
concentración y la temperatura.
La velocidad de reacción es la variación de la
concentración de reactivos o productos que
toman parte en la reacción, con el tiempo. En
una reacción del tipo:
La velocidad de reacción se puede expresar,
indistintamente, como “velocidad de
desaparición de uno de los reactivos” o
“velocidad de formación de uno de los
productos”, por:
[ ] [ ] [ ] [ ]

El signo negativo indica que la concentración
de los reactivos disminuye con el tiempo.
Para que la velocidad de reacción sea
independiente del componente usado para
definirla, se debe tener en cuenta su
coeficiente estequiométrico. De esta manera,
es posible definir una única velocidad de
reacción, teniendo en cuenta la
estequiometria de la reacción, por:
[ ] [ ] [ ] [ ]
Debido al contexto anterior, se realizó la
hidrólisis de acetato de etilo en presencia de
HCl como catalizador. La reacción es
irreversible:
→
En algunas reacciones la velocidad resulta
proporcional a las concentraciones de los
reactivos elevadas a una potencia. Así, si la
velocidad es directamente proporcional a la
primera potencia de la concentración de un
solo reactivo, se dice que la reacción es de
primer orden. El término segundo orden se
aplica a dos tipos de reacciones, aquellas
cuya velocidad es proporcional al cuadrado
de una sola concentración y a aquellas otras
cuya velocidad es proporcional al producto de
la primera potencia de dos concentraciones
de diferentes reactivos. Se conocen también
reacciones de órdenes superiores.
Esta situación se generaliza como sigue: si la
velocidad de una reacción es proporcional a
la potencia α de la concentración de un
reactivo A, a la potencia β de la
concentración de un reactivo B, etc.:
[ ] [ ] [ ]
Se denomina orden de la reacción a la suma
de exponentes α+β+γ+... El orden de una
reacción tiene, por lo tanto, un sentido
eminentemente práctico. Por tanto en este
trabajo estudiaremos algunas formas de
interpretar datos obtenidos de forma
experimental para determinar el orden de
reacción.
2. Procedimiento
Se vertió en un tubo de ensayo 5ml de
acetato de etilo (AE) de densidad ⁄ .
En un Erlenmeyer se colocó 100ml de ácido
clorhídrico 1N. Se tomaron cuatro
Erlenmeyer más y se agregaron 50ml de agua
destilada y dos gotas de fenolftaleína en cada
uno de estos. Cuando se tuvo dispuestos los
reactivos se tomó el acetato de etilo y se
agregó al ácido clorhídrico y se colocó en un
agitador magnético donde se esperó 7min
para tomar la temperatura y una muestra de
5ml, que se agregó a una de las muestras de
agua. Luego se tituló con hidróxido de sodio
0,2N registrando el volumen gastado, y la
temperatura final e inicial. Después de 7min
de tomar la primera muestra reactiva de
acetato de etilo se tomó una segunda, y se
realizó el mismo procedimiento de titulación
y toma de temperaturas. Este procedimiento
se repitió dos veces más en intervalos de
7min para obtener así cuatro muestras de
estudio.
3. Resultados y discusión
Para conocer la concentración de acetato de
sodio en un tiempo t, debido a que la
reacción es equimolar, es decir, por cada mol
de acetato de etilo se produce un mol de
ácido acético. Entonces basta con restar la
cantidad de ácido acético formado por la
hidrolisis. La concentración de ácido acético
se determina por titulación con NaOH de
concentración conocida. Sin embargo se debe
restar la cantidad de base gastada en
neutralizar el HCl presente en la muestra
reaccionante de 5ml.

La concentración del HCl es de 1M
inicialmente, después de agregar el acetato
de etilo la concentración es de 0,952M
de AE en medio acido, como era de esperarse
aumentan con el transcurrir del tiempo. Esto
se debe a que al reaccionar el AE, la cantidad
de ácido acético producido aumenta. Por
tanto se requiere una mayor cantidad de
base neutralizar por completo el ácido. Los
datos se muestran en la tabla 1.
Tabla 1 datos de concentración de acetato de etilo
En el Erlenmeyer donde se efectúa la
reacción, la concentración de HCl es:
Los moles de HCl en una muestra de 5ml
( )( )
En necesario conocer el volumen de NaOH
requerido para neutralizar .
Como la reacción es equimolar se necesita la
misma cantidad de moles de la base.
Tiempo
(min)
Volumen
NaOH
gastado
moles
formado
concentración
AE sin
reaccionar
0 --- 0 0,486
7 0,029 0,0010 0,278
14 0,034 0,0020 0,078
21 0,0355 0,0023 0,018
28 0,036 0,0024 0,002
Los moles de ácido acético formado se
obtienen del volumen de NaOH gastado en su
neutralización, que se consigue restando al
volumen total, el volumen gastado en
neutralizar el HCl.
De forma similar como se calculó la
concentración HCl, en el Erlenmeyer donde
se efectúa la reacción se obtiene la
concentración inicial del acetato de etilo:
En una alícuota de 5ml en t = 0, cuando no
ha ocurrido reacción
( )( )
( )( )
Debido a que la reacción es equimolar, la
concentración de AE sin reaccionar se
obtiene restando los moles de ácido acético
de los moles de AE iniciales. Como se
multiplico por 0,005; se divide por la misma
cantidad para encontrar la concentración de
AE en el Erlenmeyer donde ocurre la
reacción.
Moles restantes de AE:
El volumen de hidróxido de sodio gastado en
la titulación de las muestras reaccionantes

Ct
ln(Cα/Cα-Ct)
De la misma forma se calculan el resto de
concentraciones de la tabla 1.
Para determina el orden de reacción partimos
del siguiente análisis: la velocidad de
reacción debe ser proporcional a la
concentración de los reactivos. Entonces para
la reacción estudiada en este trabajo.
Si la reacción es de orden cero
Si la reacción es de orden 1
Si la reacción es de orden 2
De acuerdo con esto el cambio de la
concentración debe ser igual a la formación
de los productos:
Entonces
Integrando con
; ;
Para orden cero
( ) Para orden 1
en t = 0, se obtiene:
Una gráfica del cambio de concentración en
el tiempo verifica que la reacción no es de
orden cero. Puesto que la curva resultante es
muy pronunciada, lo que hace descartar este
orden de reacción.
6
5
4
3
2
1
0
-1
y = 0.1951x - 0.4825
R² = 0.9569
0 10 20 30
tiempo
fig. 2 comportamiento de la concentración para orden cero
La grafica que se muestra en la figura 2
presenta un comportamiento más lineal,
aunque no del todo, posiblemente por errores
en la toma de los datos o manipulación de los
reactivos. Otro criterio en el que nos
apoyamos es el ajuste lineal, que arroja un R 2
es más cercano a 1. Lo que nos permite
inferir que el orden de la reacción es 1.
Al grafica las ecuaciones anteriores con los
datos de la tabla 1 obtenemos los siguientes
gráficos
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
-0.1
-0.2
y = -0.0173x + 0.4108
R² = 0.8728
0 10 20 30
tiempo
fig. 1 comportamiento de la concentración para orden cero
La constante específica de la velocidad se
puede inferir del ajuste lineal. Si se hace una
comparación con la ecuación de la gráfica y
la se observa que le valor de la constante de
velocidad corresponde al valor de la
pendiente
4. Conclusión
Se ha demostrado que el orden de la reacción
de la hidrolisis del acetato de etilo es uno. El
comportamiento del volumen de NaOH
gastado en la titulación presento un aumento
consecutivo bastante próximo al esperado.
Las gráficas construidas a partir de los datos

de concentración obtenidos por titulación
para un orden de reacción diferente de 1.
Arrojan un comportamiento que se desvía del
comportamiento lineal esperado. El ajuste
lineal también permite determinar el valor de
la constante de velocidad específica.
BIBLIOGRAFÍA
[1] cinética de las reacciones químicas, J. F.
Izquierdo, F. Cunill, J. Tejero, universidad de
Barcelona, España, 2004, pág. 134
[2] A. Fersht, estructura y mecanismo, editorial
reverte, Barcelona, España, 1980, pág. 344
[3] “cinética de la hidrolisis del acetato de etilo”, en
línea, consultado 3 de abril de 2013.
http://www.sc.ehu.es/iawfemaf/archivos/materia
/01415.htm
[4] H. S. Fogler, elementos de ingeniería de las
reacciones químicas, tercera edición, Prentice Hall,
México, 2001, pág. 267
[5] A. V. Ortuño, Introducción a la química
industrial, editorial reverte, Barcelona, España,
1994, pág. 210