Determinação da constante de equilíbrio de uma reação em solução

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS NATURAIS E DA SAÚDE-CCENS

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO-UFES

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA E FÍSICA-DQF

DUPLA: Hedylady Santiago Machado

DISCIPLINA: Físico Química Experimental

EXPERIMENTO: DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE DE EQUILÍBRIO DE UMA REAÇÃO EM SOLUÇÃO

Objetivo: Determinar a constante de equilíbrio de hidrólise de um éster em solução

MATERIAL NECESSÁRIO:

7 tubos de ensaio com tampa, 1 bureta de 50 ml, pipetas de 5, 2 e 1 ml, 35 ml de HCl 3M, 300 ml NaOH 1,0 M, fenolftaleína, 20 ml de acetato de etila, 20 ml de ácido glacial (ácido etanoico ou ácido acético), 5 ml de álcool etílico.

TRATAMENTO DE DADOS DO EXPERIMENTO

Inicialmente adicionou-se em cada frasco 5 ml de HCl 3 M e logo depois as seguintes soluções nas determinadas quantidades indicadas na tabela 1.1 abaixo:

Tabela 1.1: Relação inicial de reagentes adicionados no tubo de ensaio.

Frasco	Ácido Acético (ml)	Etanol (ml)	Acetato de Etila (ml)	Água (ml)
1	__	__	__	5
2	__	__	5	__
3	__	__	4	1
4	__	__	2	3
5	__	1	4	__
6	1	__	4	__
7	1	4	__	__
Densidade g.ml-1 (20°C)	1,0492	0,7893	0,9003	0,9982

Deixou-se em repouso de uma semana os reagentes que foram adicionados no tubo para que fosse alcançado o equilíbrio final da reação:

CH3COOOH(aq) + C2H5OH (aq) ↔ CH3COOC2H5(aq) + H2O(l)

A reação acima é conhecida na química orgânica como uma reação de Esterificação. Esta é caracterizada pela reação entre um ácido carboxílico (composto que possui grupo carbonila ligado a um grupo hidroxila , OH) com um álcool em que há a formação de um éster.

[pic 1]

Fonte: http://slideplayer.com.br/slide/3407747/

Para obtermos a hidrólise do éster como é mostrado no mecanismo acima foi utilizado um excesso de água. Ou seja o refluxo é feito do éster com solução aquosa de HCl diluída. Ou seja, o HCl 3 M utilizado no experimento serviu de catalisador da reação de hidrólise do éster levando em conta que participou da reação doando um próton H+ o qual ao final da reação foi reconstituído.

OBS: Reações de Esterificação catalisadas por ácido é necessário o uso de ácidos fortes diluídos. Como HCl e também o H2SO4.

• Preparo da solução de NaOH 0,5 M

PM NaOH = 40 g/mol

1 mol de NaOH ______40 g

0, 5 mol ____________ x     → x = 20, 00 g NaOH

20, 00 g NaOH _______ 1000 ml

X__________________ 500 ml → x = 10,00g de NaOH

Massa pesada de NaOH = 10,004 g

Após pesagem essa massa de foi adicionada em um balão volumétrico de 500 ml e diluída com um pouco de água destilada. Posteriormente adicionou-se água destilada até completar o volume do balão.

• Tabela 1.2 Padronização da solução de NaOH

V solução de NaOH adicionada em cada erlenmeyer	V HCl 0,145M gasto na titulação
V1 = 5 ml	V1 = 17,6 ml
V2 = 5 ml	V2 = 17,7 ml
V3 = 5 ml	V3 = 17,4 ml
	V médio HCl  = 17,57 ml

PM HCl = 36, 5 g/mol

0,145 mol HCl ______36, 5 g

       X __________ 17,57 ml  → X = 2,547 x 10-3 mol de HCl

No P.E. n° mols de HCL = n° mols de NaOH

NaOH(aq) + HCl(aq) ↔ NaCl(aq) + H2O(l)

2,547 x 10 -3 mol de NaOH_________5 ml

X_________________________1000ml   →  X = 0,509 M de NaOH

• Tabela 1.3-Titulação das soluções contidas nos sete tubos de ensaio contra NaOH  0,509 M:

Tubos de ensaio	V NaOH  0,509 M gasto na titulação (ml)
1	V1 = 33,5 ml
2	V2 = 88,10 ml
3	V3 = 81,5 ml
4	V4 = 63,50 ml
5	V5 = 48,5 ml
6	V6 = 103,4 ml
7	V7 = 50 ml

Como foi adicionado em cada tubo 5 ml de solução HCl 3 M logo em cada um deles continha a seguinte quantidade de água: