Hidrólise

Resumo

O acetato de etila é da família dos ésteres, tendo um alto poder de solvência, é muito utilizado como solvente polar. É um líquido, límpido, incolor e com o odor forte e frutal, obtido pela reação do ácido acético com o etanol. O Acetato de Etila é instável na presença de bases fortes e ácidos aquosos.

As reações de hidrólise podem ser definidas por reações de quebra de uma molécula por água. Na Química Orgânica, hidrólise inclui reações de saponificação de ácidos graxos e ésteres, inversão de açúcares e quebra de proteínas. A hidrólise do acetato é uma reação complexa, chamada reação não elementar, que possui uma série de etapas intermediárias de reações elementares.

Quando se estuda a cinética de uma reação, observa-se que a ordem de reação nem sempre coincide com a estequiometria. A cinética de reação, neste caso, não é representada simplesmente por uma única etapa, mas envolve várias etapas intermediárias do processo.

As equações de taxa precisam ser testadas frente a dados experimentais. Os métodos cinéticos consistem em maneiras de análise e correlações de dados cinéticos, tendo em vista a identificação da lei de velocidade de uma dada reação química. Portanto, trata-se de procedimentos para testar equações de taxa contra dados experimentais.

Comumente, são empregados seis diferentes tipos de métodos de análise dos dados coletados: o método integral, o método diferencial, o método de meias-vidas, o método das velocidades iniciais, o da regressão linear, e o método de regressão não-linear. Os métodos diferencial e integral são utilizados principalmente na análise de dados de reator em batelada.

O método integral de análise é o mais utilizado e o de uso mais simples. Ele é empregado mais frequentemente quando a ordem da reação é conhecida e se deseja calcular a velocidade específica da reação a diferentes temperaturas, tendo em vista a determinação da energia de ativação. Normalmente, nesse método, supõe-se uma ordem de reação e integra-se a equação diferencial utilizada para modelar o sistema em batelada. Se a suposta ordem de reação for a correta, o gráfico correspondente dos dados de concentração-tempo deve ser razoavelmente linear.

O método diferencial de análise é o mais usado nas situações complexas. Ele é aplicado diretamente na equação diferencial da velocidade a ser testada e permite avaliar todos os termos da equação. Geralmente, deve ser empregado quando o método integral não apresentar resultados satisfatórios. Neste método, define-se um modelo cinético e ajusta-se diretamente os dados à correspondente expressão da velocidade.

Introdução

A hidrólise de um éster em meio aquoso alcalino pode ser representada pela seguinte equação global:

Éster + OH- → álcool + ânion ácido (1)

A + B → produtos (1.a)

Esta reação, embora representada de forma aparentemente simples, é na realidade uma reação complexa, pois possui uma série de etapas intermediárias de reações elementares. A partir do mecanismo de reação apresentado na literatura, obtém-se a expressão da taxa da reação dada por:

r = k.CA.CB (2)

onde r é a velocidade de reação e CA e CB representam as concentrações molares dos reagentes A e B, respectivamente.

A constante da taxa da reação, k, pode ser considerada como uma função da temperatura. Assume-se que é válida a Lei de Arrhenius, segundo a qual a constante da taxa apresenta uma variação exponencial com a temperatura:

(3)

onde k0 é o fator de frequência, EA é a energia de ativação, R a constante universal dos gases e T a temperatura medida em escala absoluta.

Se os reagentes são radicais livres que reagem imediatamente quando entram em colisão, não há geralmente uma energia de ativação. No entanto, a maioria dos átomos e das moléculas necessita de uma energia de ativação para reagir. Duas são as razões para isto acontecer:

• As moléculas necessitam de energia para distorcer ou alongar suas ligações, para quebrá-las e depois formar novas ligações.

• As forças de repulsão estéricas e eletrônicas devem ser superadas à medida que as moléculas reagentes se aproximam.

A energia de ativação pode ser interpretada como uma barreira à transferência de energia (de energia cinética para energia potencial) entre as moléculas reagentes, a qual deve ser vencida. Uma forma de interpretar a barreira à reação é pelo uso das coordenadas de reação. Essas coordenadas traduzem a energia potencial do sistema em função do avanço da reação, à medida que caminhamos dos reagentes para um intermediário e, logo após, aos produtos.

Para testar o modelo proposto para a equação da taxa da reação e determinar os parâmetros cinéticos, pode-se utilizar um reator tanque descontínuo operando isotermicamente. A análise dos resultados experimentais para este tipo de reator é feita de acordo o modelo de mistura perfeita, que conduz a seguinte equação de balanço de massa:

dnj/dt = V rj = V ⱱj r (4)

onde, nj é o número de moles do componente “j” presente no reator no instante t, V é o volume da massa reacional, rj é a taxa de formação do componente j e ⱱj é o coeficiente estequiométrico do componente j na reação.

Nos casos em que a massa específica da massa reagente não se altera significativamente (permanece constante), a equação (4) se torna:

dCj/dt = ⱱj . r (5)

Para acompanhar a progressão da reação com o tempo, recorrer-se-á, nesta experiência à medida da concentração dos íons ácidos ao longo do tempo, empregando-se a titulação volumétrica.

A descrição cinética representa a variação de consumo dos reagentes ou de formação dos produtos com o decorrer da reação e pode ser representada graficamente pela chamada curva cinética.

A tangente a esta curva indica como varia a velocidade de reação, de consumo ou formação, com o decorrer da