Experimento 2

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
SETOR DE CIÊNCIAS EXATAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
CURSO DE QUÍMICA
Experimento 2: Cinética da saponificação do acetato de etila - Determinação da constate de velocidade da reação
Alunos: Adolfo Guilherme Krüger
Camilla dos Santos Reis
Fernando H. C. de Lima
Kahoana Postal
Professora: Liliana Micaroni
Curitiba
2013
INTRODUÇÃO
Quando se reage um éster com uma base forte como o hidróxido de sódio, ocorre a hidrolise do éster sendo essa reação chamada de saponificação, palavra que vem do latim, sapo, que significa “sabão”.
A saponificação do éster ocorre por substituição, no qual o íon hidroxila é adicionado ao grupo acetil, enquanto o íon sódio forma um sal orgânico com o íon acetato (este, porém, permanece ionizado, em solução) sendo uma reação não reversível. Assim, quando o acetato de etila é saponificado com hidróxido de sódio, ocorre a formação de acetato de sódio e álcool etílico, como na reação descrita abaixo:
(1)
Uma aplicação do mecanismo de saponificação observada na prática ocorre no processo chamado “adipocere”, um processo natural de conservação do corpo, onde a gordura do corpo (composta por ésteres de ácidos graxos) se transforma em sabão. Essa reação ocorre quando um corpo é enterrando em locais com pouco oxigênio, muita umidade e em meios básicos, como nas criptas e mausoléus. O ambiente úmido e com temperatura constante, além de certa alcalinidade na umidade devido as pedras ou cimento, e um caixão que permita passar essa umidade, mas não os seres decompositores, inicia um processo em que a gordura humana começa a se tornar lentamente um tipo de sabão, e assim protege os músculos, ossos e órgãos internos do corpo.
A saponificação do acetato de etila é uma reação lenta, bimolecular, na qual a ordem da reação pode variar entre 0 e 2. Partiremos da hipótese de que a reação (1) é de primeira ordem em ambos os reagentes e, portanto, possui a seguinte lei de velocidade: 
 (2)
A forma integrada da lei de velocidade acima depende da relação existente entre as concentrações iniciais dos reagentes. Se [OH-]0 = [éster]0, então:
 (3)
Por outro lado, caso as concentrações iniciais sejam diferentes, a lei integrada passa a ser dada por:
 (4)
Observe que as concentrações dos dois reagentes estão presentes na equação (4). Usando a equação (1) podemos relacionar facilmente estas duas quantidades, através da expressão do balanço demassa desta reação:
 (5)
Combinando (4) e (5) podemos obter uma expressão que descreve como a concentração do éster, ou do ânion hidroxila, varia no tempo. Por exemplo, num tempo t qualquer, a concentração de OH- pode ser calculada resolvendo a equação:
 (6)
Este experimento será realizado nas condições de validade das equações (3), ou seja, com [OH]0=[éster]0. Portanto, fazendo um gráfico do inverso da concentração de um dos reagentes em função do tempo, deveremos observar um comportamento linearmente crescente com uma taxa de crescimento (inclinação) dada pela constante de velocidade da reação. 
A concentração dos íons hidroxila será monitorada periodicamente, retirando alíquotas da solução para serem tituladas. Antes de iniciar a titulação, é preciso interromper a reação. Faremos isso eliminado o reagente OH-, através de sua reação com ácido clorídrico. Como o ácido estará em excesso, a quantidade de OH- presente na alíquota será determinada através da titulação do ácido restante com uma solução de hidróxido de sódio.
OBJETIVOS
Cálculo da constante de velocidade da reação de saponificação do acetato de etila.
RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
 Quando se reage um éster com uma base, produz-se um sal de ácido carboxílico e um álcool. Como muitos sais de ácido carboxílico são usados como sabões, chama-se a reação de saponificação do éster. Reagindo-se o acetato de etila com hidróxido de sódio, forma-se acetato de sódio e álcool etílico:
CH3COOC2H5(aq) + NaOH(aq) ( CH3COO-(aq) + Na+(aq) + C2H5OH(l)
Para medir a concentração da hidroxila foram realizadas cinco titulações. Os valores obtidos seguem na tabela 1. 
	
	Tempo/ s
	VNaOH gasto/ mL
	300
	22,1
	600
	23,5
	900
	23,9
	1200
	24,1
	1500
	23,6
Tabela 1: Dados e resultados para a determinação da constante de velocidade
	Para conhecer a concentração da hidroxila da alíquota do meio reacional, foram realizados os seguintes cálculos, para o volume de NaOH da primeira titulação.
	A quantidade de matéria total de HCl antes da adição da primeira alíquota foi calculada da seguinte maneira:
0,02 mol de HCl -------------- 1000 mL
Y mol de HCl ----------------- 30 mL
Y = 6.10-4 mol de HCl total
	A quantidade de matéria referente ao volume da base consumido na titulação (v = 22,1mL) foi de:
0,020553 mol de NaOH -------------- 1000 mL
X mol de NaOH ----------------------- 22,1 mL
X = 4,54.10-4 mol de NaOH
Como a reação entre o NaOH e o HCl apresenta estequiometria 1:1, assume-se que a quantidade de matéria de OH-é igual a quantidade de matéria de HCl em excesso. Como: 
nHCl total – nHCl excesso = nOH- da alíquota
o nOH- da alíquota é:
6.10-4 mol – 4,54. 10-4 mol = 1,46. 10-4 mol de OH- 
A alíquota utilizada em todas as titulações foi de 25mL. Sendo assim, a concentração de OH- é de:
[OH-] = 1,46. 10-4 mol de NaOH / 2,5. 10-2 L
[OH-] = 5,84. 10-3 mol L-1
1 / [OH-] = 171,23
	Os cálculos apresentados acima foram realizados para todas as titulações. Os resultados seguem abaixo (tabela 2).
	nNaOH reagiu / 10-4
	CNaOH/ 10-3 mol L-1
	(1 / CNaOH) / L mol-1
	1,46
	5,84
	171,23
	1,17
	4,68
	213,68
	1,09
	4,36
	229,36
	1,05
	4,2
	238,10
	1,15
	4,6
	217,39
Tabela 2
	Coincidentemente, uma cinética de 1ª ordem em relação a dois reagentes tem a mesma forma matemática que uma cinética de 2ª ordem em relação a um reagente, se as concentrações iniciais são iguais. Desta forma, vale a equação:
Construiu-se um gráfico (t x 1/[OH-]) com os resultados anteriormente apresentados, obtendo uma equação da reta:
y = 0,072 x + 159
Comparando as equações, têm-se que o valor do coeficiente angular da reta é igual ao valor da constante K2 e o valor do coeficiente linear é igual ao inverso da concentração de OH-.
K2 = 0,072 L mol-1 s-1
1 / [OH-]0 = 159 L mol-1
[OH-]0 = 6,28. 10-3 mol L-1
	A partir das concentrações – inicial e experimental – da hidroxila, calculou-se o erro relativo:
C1 V1 = C2 V2
0,020553 . 100 = C2 200
C2 = 0,01028 mol L-1
Erro = (0,01028 – 6,28. 10-3 / 0,01028) 100%
Erro = 38,82%
CONCLUSÃO
Com base neste valor de erro que foi calculado pode-se concluir que o método mostrou-se aceitável para a determinação da constate de velocidade. Os fatores que podem explicar este erro são, muita agitação da solução o que pode ter feito com que a reação finalizasse muito rápido, incerteza relacionada a titulação e erros durante a realização do experimento.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS