Constant de Velocitat K

INTRODUCCIÓ
L'objecte de la present pràctica és trobar la constant de velocitat k, de la reacció de saponificació de l'acetat
d'etil en medi bàsic, la qual segueix una cinètica de segon ordre, mitjançant conductimeteria. L'ordre de
reacció es defineix com el nombre real definit formalment com la suma dels exponents dels termes de
concentració que intervenen en l'expressió diferencial de la velocitat d'una reacció i que té el sentit del nombre
mínim d'espècies que semblen reaccionar simultàniament d'acord amb l'equació cinètica que regeix el procés.
Quan es parla de velocitat de reacció, es parla de la variació amb el temps de la concentració d'un dels reactius
o dels productes que intervenen en una reacció química. En general, la velocitat d'una reacció química depèn,
a temperatura i pressió determinades, de la natura i la concentració dels reactius, mitjançant una constant
numèrica coneguda com a constant de velocitat, la qual és alhora funció de la temperatura. L'estudi de les
velocitats de reacció pot ésser abordat des d'un punt de vista microscòpic o macroscòpic. En l'anàlisi
microscòpica hom estudia fonamentalment l'evolució de la constant de velocitat amb la temperatura.
Històricament, el primer intent de relacionar la constant de velocitat amb la temperatura fou fet per
S.Arrhenius mitjançant la seva teoria del complex activat (equació d'Arrhenius), segons la qual únicament les
molècules que a una temperatura determinada posseeixen una energia suficient poden reaccionar després de la
formació prèvia d'un complex activat. L'any 1935, H.Eyring desenvolupà la teoria de l'estat de transició,
basada en el coneixement de les hipersuperfícies de potencial dels processos en particular i en l'aplicació de la
termodinàmica estadística a l'estudi de l'equilibri dels reactius amb el complex activat, per a assolir finalment
una formulació termodinàmica de l'equació de velocitat del tipus v= Kr [A] [B]... Des d'un punt de vista
macroscòpic, en una reacció del tipus aA + bB + ...=> rR + sS + ... hom pot expressar la velocitat de reacció
tant com a velocitat de desaparició dels reactius com de formació dels productes. En forma diferencial,
l'equació és del tipus v = dcA/dt = kCaA CbB..., essent c les concentracions dels reactius i k la constant de
velocitat, essent n = a + b +... l'ordre de reacció. L'estudi experimental de les velocitats de reacció té lloc per
mesura de concentració −−tant per mètodes físics com químics−− d'un reactant o producte en funció del
temps. En el cas de reaccions molt ràpides, cal recórrer a tècniques especials, les més usuals de les quals són
els mètodes de relaxació, les ones de xoc i la fotòlisi de centelleig. L'estudi de les velocitats de reacció
constitueix l'objecte de la cinètica química.
RESULTATS
• Feu una taula de valors com la següent:
t (min)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Kt (mS)
2.30
2.27
2.22
2.14
2.11
2.05
2.00
1.94
1.90
1.86
1.82
1.78
(K0−Kt)/t
0
3.00 · 10−2
4.00 · 10−2
5.33 · 10−2
4.75 · 10−2
5.00 · 10−2
5.00 · 10−2
5.14 · 10−2
5.00 · 10−2
4.89 · 10−2
4.80 · 10−2
4.72 · 10−2
1
12
1.74
4.67 · 10−2
13
1.70
4.61 · 10−2
14
1.69
4.35 · 10−2
15
1.66
4.27 · 10−2
16
1.64
4.12 · 10−2
17
1.61
4.06 · 10−2
18
1.58
4.00 · 10−2
19
1.57
3.84 · 10−2
20
1.54
3.80 · 10−2
21
1.53
3.67 · 10−2
22
1.50
3.63 · 10−2
23
1.49
3.52 · 10−2
24
1.47
3.46 · 10−2
25
1.45
3.40 · 10−2
26
1.44
3.30 · 10−2
27
1.42
3.26 · 10−2
28
1.41
3.18 · 10−2
29
1.40
3.10 · 10−2
30
1.39
3.03 · 10−2
31
1.37
3.00 · 10−2
32
1.36
2.94 · 10−2
33
1.35
2.88 · 10−2
34
1.34
2.82 · 10−2
35
1.33
2.77 · 10−2
36
1.32
2.72 · 10−2
37
1.31
2.67 · 10−2
38
1.30
2.63 · 10−2
39
1.29
2.59 · 10−2
40
1.29
2.52 · 10−2
41
1.28
2.49 · 10−2
42
1.27
2.45 · 10−2
43
1.26
2.42 · 10−2
44
1.26
2.36 · 10−2
45
1.25
2.33 · 10−2
• Representeu els valors de Kt en ordenades i els valors de (K0 − Kt)/t en abscisses, Calculeu la recta
de regressió i determineu la constant de velocitat i la conductivitat a temps infinit a partir de la
mateixa.
La representació gràfica ve representada en l'última pàgina de l'informe, juntament amb la recta de regressió,
la qual és y = 25.741x + 0.6461 amb un coeficient de regressió r= = 0.6618.
Per tant, per l'equació que es troba a la introducció de la pràctica (no en aquest informe), podem dir que
K"=0.6461 de forma directa.
També sabem que la pendent a=25.741=1/k·C0,
2
per tant k=1/25.741·0.02=1.942 l·mol−1·min −1.
• Compareu la conductivitat a temps infinit obtinguda experimentalment al cap de 24 hores amb el
valor que s'obté de la recta de regressió (preneu aquest valor com a teòric) i calculeu−ne l'error
relatiu,
Valor teòric: 0.55
Valor experimental: 0.6461
Error relatiu: [(0.6461−0.55)/0.55]·100=17.47%
Tal com ens ha sortit la recta de regressió, podem estar satisfets del tant per cent d'error relatiu ja que creiem
que seria força més alt; tot i això tampoc ens podem donar per satisfets per la realització experimental de la
pràctica.
CONCLUSIÓ
Les conclusions i/o observacions que volem fer sobre aquesta pràctica són les següents:
• Volem constatar que en l'apartat 2 no hem inclòs en la recta de regressió el valor corresponent a t=0 ja
que incloent−hi aquest valor sortia un valor del factor de correlació de la recta de regressió molt més
baix del que hem obtingut.
• Tot i això, el valor que hem trobat del factor de correlació (r=0.6618) tampoc és molt bo. Aquest fet
pot ser degut a diferents factors com poden ser: haver pres els valors de Kt d'una forma no del tot
perfecta ja que haviem de compartir el conductímetre amb l'altra parella que realitzava la pràctica,
també és pot donar el cas que aquest mètode (per conductimetria) no sigui el més precís per trobar la
constant de la velocitat.
BIBLIOGRAFIA
• Diversos autors: l'Enciclopèdi@. AVUI. Barcelona, 1998.
• Laidler, Keith J.: Cinética de reacciones. Ed. Alhambra. Madrid, 1971.
• Metz, Clyde R.: Fisicoquímica. Ed. McGraw−Hill. Bogotà, 1991.
3