CINÉTICA QUÍMICA Determinación de la constante de velocidad de reacción en la hidrólisis del cloruro de terbutilo

Transcripción

1 CINÉTICA QUÍMICA Determinción de l constnte de velocidd de rección en l hidrólisis del cloruro de terbutilo OBJETIVO. El lumno comprobrá experimentlmente el mecnismo de un rección SN 1 medinte l determinción gráfic del orden y l constnte de velocidd de un rección de primer orden. ANTECEDENTES 1. Cinétic Químic. 2. Expresión de l velocidd de un rección. 3. Ecución cinétic pr un rección de primer orden. 4. Determinción gráfic del orden y constnte de l velocidd pr un ecución de primer orden. 5. Mecnismo de obtención de cloruro de terbutilo. 6. Ecución SN 1 : Mecnismo y cinétic de l hidrólisis del cloruro de terbutilo. REACCIÓN. Obtención de cloruro de OH + HCl CCl 2 Cl + H 2 O b. Hidrólisis del cloruro de EtOH Cl + H 2 O OH + HCl MATERIAL 1 Anillo metálico 2 Pinzs de tres dedos con nuez 1 Bndej de plástico 1 Pipet grdud de 5 ml 1 Brr de gitción mgnétic 1 Pipet volumétric de 1 ml 1 Buret grdud de 50 ml 1 Pipet volumétric de 10 ml 1 Colector 1 Port termómetro 1 Embudo de seprción con tpón 1 Probet grdud de 25 ml 1 Embudo de tllo corto 1 Recipiente de peltre 1 Embudo pr sólidos 1 Recipiente pr bño Mrí 1 Espátul 1 Refrigernte con mnguers 4 Mtrces Erlenmeyer de 125 ml 1 T de destilción 1 Mtrz fordo de 100 ml 1 Tpón de corcho ( No. 5) 1 Mtrz de bol de un boc de 25 ml 1 Termómetro de C 1 Mtrz Erlenmeyer de 50 ml 2 Vsos de precipitdo de 100 ml 1 Prrill con gitción 1 Vidrio de reloj 23

2 SUSTANCIAS 26 ml Ácido clorhídrico concentrdo 70 ml Etnol 96 % 40 ml Agu destild 0.1 g Fenoftleín 12 ml Alcohol ter-butílico 15 ml Hidróxido de sodio 0.05 N 5 g Crbonto de sodio 1 g Sulfto de sodio nhidro 4 g clcio INFORMACIÓN. Un rección químic comprende l conversión de rectivos productos. b. Ls recciones pueden ser bimoleculres o unimoleculres. c. Un mecnismo de rección es l descripción pso por pso, del proceso que ocurre cundo los rectivos se convierten productos. d. L cinétic de recciones se refiere l estudio detlldo de l velocidd de ls recciones químics. Permite estudir un mecnismo, y que proporcion un medid de ls velociddes de rección, y un indicción sobre el número y l nturlez de ls moléculs que intervienen en l rección. Los experimentos se llevn cbo temperturs y concentrciones de rectivos controlds. Con precisión. Conforme trnscurre l rección se pueden determinr l disminución o el umento de un rectivo o producto en función del tiempo trnscurrido. e. L interpretción de los resultdos experimentles, junto con un expresión mtemátic, conduce un mejor comprensión de los mecnismos de rección. PROCEDIMIENTO ) Terbutilo. Coloque en un mtrz de 125 ml con tpón: 12 ml de terbutnol, 36 ml de ácido clorhídrico, 4.0 g de cloruro de clcio y mézclelos con gitción vigoros durnte 15 minutos. Trnsfier el contenido del mtrz un embudo de seprción, deje reposr hst l seprción de fses, elimine l cp inferior (1), lve dos veces el cloruro de terbutilo formdo con un solución de crbonto de sodio (2) l 10% (5 ml cd vez). Seque el cloruro de terbutilo con sulfto de sodio nhidro y purifíquelo por destilción simple (3). Recoj l frcción que destil entre o C. b) Determinción de l constnte de velocidd de l hidrólisis del cloruro de terbutilo. Coloque 1 ml de cloruro de terbutilo, recién destildo y seco, en un mtrz fordo de 100 ml (4), fore con un mezcl de etnol/gu 77:33 (utilice lcohol de 96% y gu destild). Mezcle y empiece contr el tiempo (5). Espere dos minutos, tome un lícuot de 10 ml y titule con NOH 0.05 N, use fenoftleín como indicdor (6). A los 12 minutos de hech l mezcl titule l 24

3 segund lícuot y cd 10 minutos relice otr titulción, hst el totl de 8-9 titulciones. Anote los resultdos en el siguiente cudro: Tiempo Vol. de NOH x= concentrción mol/l de cloruro de (-x) log k Cálculos Clcule k pr distintos vlores de t con l siguiente fórmul: 1 k = 2.3 log t donde: = Concentrción inicil del cloruro de terbutilo en moles/l = 1 ml X 0.85 (dens. t-bucl) X 10/92 (PM t-bucl) = mol / L. x = Vol. NOH X Normlidd/10 = mol/l de cloruro de terbutilo trnsformdo en el tiempo t. Pr encontrr el vlor de k por el método gráfico, construy l siguiente gráfic, cuy pendiente es igul m= Y2-Y1/X2-X1 y nos d el vlor de k= 2.3 m Log t Formule ls conclusiones de cuerdo sus dtos experimentles. NOTAS: (1) L fse inferior corresponde l HCl residul. (2) Durnte los lvdos el cloruro de terbutilo qued en l fse superior. Consulte l densidd del cloruro de terbutilo. (3) Emplee un sistem de destilción sencill, cliente el mtrz sumergido en un bño Mrí. Recib el destildo en un mtrz con un bño de hielo. (4) Pr obtener dtos correctos se necesit que el mteril empledo esté limpio y seco. (5) Desde el momento que greg l mezcl de etnol-gu empiece contr dos minutos pr hcer l primer titulción. 25

4 (6) Utilice 1 ó 2 gots de fenoftleín. El punto finl de l titulción es cundo se produce el vire l color ros tenue y este persiste por un minuto. Pr obtener mejor detección del punto de equivlenci, sumerj el mtrz, que contiene l lícuot, en un bño de hielo. CUESTIONARIO 1) Cuál es el orden obtenido de los dtos experimentles? 2) De cuerdo l orden Cuál es el mecnismo de l rección de hidrólisis? 3) Cuál es l toxicidd del terbutnol, ácido clorhídrico y del cloruro de terbutilo. 4) Los residuos de l rección de obtención del cloruro de terbutilo contienen gu, cloruro de clcio y terbutnol. Qué es necesrio hcer pr desechrlos l drenje? 5) Qué precuciones se deben tener l trbjr con ácido clorhídrico concentrdo? BIBLIOGRAFÍA Lider K. J., Cinétic de recciones. Vol. 1, Editoril Almbr, Mdrid, Espñ, 1971, pp 1-10, Brewster, R. Q. y Vnderwerf C. A.., Curso práctico de químic orgánic, 2ª. Edición, Almbr, Espñ, Morrison, R. T. y Boyd, R. N., Químic Orgánic, Fondo Eductivo Intermericno, México, Moore, J. A. y Dlrymple, D. L., Experimentl Methods in Orgnic Chemistry, 2. ed., W. B. Sunders, EU, 1976, pp

5 CINÉTICA QUÍMICA Determinción de l constnte de velocidd de rección en l hidrólisis del cloruro de terbutilo ter-butnol HCl, CCl 2 1) Agitr 15' 2) Seprr Fse cuos Fse orgánic HCl D1 terbutilo, gu, HCl 3) Lvr con N 2 CO 3 (10%) Líquido 5) Destilr Fse orgánic 4) Secr con N 2 SO 4 Sólido N 2 SO 4 H 2 O D3 H 2 O NHCO 3 D2 Fse cuos Residuo Destildo Residuo destildo 6) Agregr gu-etnol 7) Determinr constnte D4 D5 D1, D3: revise ph, neutrlice y deseche por el drenje. D2: si contiene terbutnol, destile el gu y mnde incinerción el residuo. D4: mnde incinerción D5: recupere etnol por destilción. Neutrlice el residuo y deseche por el drenje. 27