Baixe Saponificação do Acetato de Etila e outras Notas de estudo em PDF para Química, somente na Docsity! 1 - Introdução 1.1 Saponificação 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: 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. 1.2 - Saponificação do acetato de etila A saponificação do acetato de etila é uma reação lenta, bimolecular, na qual a ordem da reação pode variar entre 0 e 2. Assumindo que a reação de saponificação é uma reação bimolecular de primeira ordem em relação aos dois reagentes: Simplificando a formulação cinética da reação e efetuando a reação com concentração inicial igual para os reagentes, sendo que as concentrações serão iguais em qualquer tempo: 1 Dessa forma, o mecanismo da reação pode ser compreendido apenas considerando-se a variação de concentração de hidroxila em função do tempo. 2 - Objetivos Determinar, a partir de dados experimentais, a constante de velocidade e a concentração inicial de íons OH- para a reação de saponificação do acetato de etila. 3 - Procedimento experimental 3.1 - Materiais - Solução de acetato de etila 0,02 mol.L-1 ; - Solução de Hidróxido de Sódio 0,02 mol.L-1 ; - Indicador Fenolftaleína; - 1 bureta de 50 ml; - 6 erlenmeyers de 250 ml; - 1 erlenmeyer de 500ml; - 2 provetas de 250 ml; - 1 pipeta graduada de 50 ml; - 1 pipeta volumétrica de 25 ml (de escoamento rápido) - 1 relógio para contagem do tempo. 3.2 - Técnica experimental - Transferiu-se 125 ml de solução de EtOAc para um erlenmeyer de 500ml, adicionou-se então 125 ml de solução de hidróxido de sódio. - Homogeneizou-se a solução e iniciou-se a contagem do tempo. - Após cinco minutos, transferiu-se 25 ml do meio reacional para um erlenmeyer contendo 30 ml de solução de ácido clorídrico e homogeneizou-se. - Titulou-se então a mistura com solução de hidróxido de sódio contida na bureta empregando algumas gotas de fenolftaleína como indicador. - Repetiu-se o procedimento com 10, 20, 30, 40, 60 minutos. 4 - Resultados e Discussão 2 25,3 ml n20 n20 = (25,3 . 0,02) / 1000 n20 = 0,000506 mol de NaOH E, assim, o nº de mols de NaOH que ainda não havia reagido até este instante era de: 0,0006 - 0,000506 = 0,000094 mol NaOH E a concentração neste instante era de [NaOH]20 = 0,00376 mol/L. - Concentração em t = 30 min: número de mols de NaOH usados na titulação: 1000 ml 0,02 mol 26,0 ml n30 n30 = (26,0 . 0,02) / 1000 n30 = 0,00052 mol NaOH Número de mols de NaOH que permaneceram sem reagir até este instante na mistura reacional: 0,0006 - 0,00052 = 0,00008 mol NaOH E a concentração de NaOH neste instante era de [NaOH]30 = 0,0032 mol/L. - Concentração em t = 40 min: número de mols de NaOH utilizados na titulação: 1000 ml 0,02 mol 27,2 ml n40 n40 = (27,2 . 0,02) / 1000 n40 = 0,000544 mol NaOH Sendo assim, o número de mols de NaOH na mistura reacional neste instante era: 0,0006 - 0,000544 = 0,000056 mol NaOH 5 E a concentração neste instante era de [NaOH]40 = 0,00224 mol/L. - Concentração em t = 60 min: número de mols de NaOH usados na titulação: 1000 ml 0,02 mol 26,8 ml n60 n60 = (26,8 . 0,02) / 1000 n60 = 0,000536 mol NaOH Assim, o nº de mols de NaOH na mistura, neste instante, era: 0,0006 - 0,000536 = 0,000064 mol NaOH E a concentração de NaOH na solução era de [NaOH]60 = 0,00256 mol/L. Tendo-se os valores de variação da concentração de NaOH através do tempo, foi possível traçar o gráfico que demonstra esta variação: Gráfico 1 - Variação da concentração de NaOH em função do tempo. Conforme já foi apontado, no tempo de 40 minutos, o procedimento sofreu um erro operacional. Assim, um novo gráfico foi traçado, desconsiderando-se o ponto função de t = 40 min, que representa melhor a variação da concentração de NaOH: Gráfico 2 - Variação da concentração de NaOH em função do tempo, desconsiderando-se o ponto função do tempo de 40 min. Para a representação da ordem da reação, construiu-se o gráfico baseado na consideração de 2ª ordem para a reação, seguindo-se a equação integrada para reações de 2ª ordem, 1/[OH-] = Kt + 1/[OH-]0: Gráfico 3 - Representação da ordem de 2º ordem para a reação. 6 Porém, como já se construiu um melhor gráfico para a variação da concentração de NaOH em função do tempo desconsiderando-se o tempo de 40 minutos, outro gráfico para a ordem de reação foi construído, desconsiderando-se novamente este ponto: Gráfico 4 - Representação de segunda ordem para a reação, desconsiderando-se o ponto função do tempo de 40 min. A partir dos pontos experimentais, através da regressão linear, calculou-se a constante de velocidade K para ambos os casos, com e sem o tempo de 40 minutos, e também o valor da concentração inicial teórico, obtendo-se os seguintes valores: Constante de velocidade K (mol-1 L min-1) Concentração inicial (mol/L) Com o ponto t = 40 min 5,086 0,0065 Sem o ponto t = 40 min 4,379 0,0068 5 - Conclusões A partir dos resultados obtidos, pode-se concluir que a variação de NaOH durante a reação é exponencial, ou seja, há uma grande variação no início da reação e caminha para um estado estacionário, no qual a concentração não varia mais notavelmente. Conclui-se também que, devido ao erro operacional ocorrido aos 40 minutos, considerando-se o valor do coeficiente de correlação (0,884), o gráfico que melhor descreve o comportamento de 2ª ordem para a reação é o gráfico no qual este ponto não foi considerado. Portanto, é desconsiderando-se este ponto que se encontra um valor de concentração inicial, através da regressão linear, mais próximo da concentração real, ainda assim, bem menor do que o considerado correto teoricamente, mas esta diferença pode ser atribuída à consideração de que, na prática, a concentração de NaOH já cai de forma brusca a partir do momento em que se adiciona a base ao acetato de etila, não permanece inalterada até a homogeneização, como se considerou teoricamente. Nestas condições, o valor da constante K é de 4,379 mol- L min-1. 7