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47
REPORTE DATOS DE LA PRÁCTICA CÓDIGO: TEMA DE LA PRÁCTICA: NÚMERO: FECHA: ENTREGA (LFQ) FECHA DE ENTREGA: SELLO: OBSERVACIONES: HORA DE ENTREGA: REVISIÓN (LFQ) €UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA FACULTAD DE INGENIERÍA ÁREA DE FISICOQUÍMICA LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA: SECCIÓN: CATEDRÁTICO FECHA DE REVISIÓN: FIRMA: CALIFICACIÓN: INSTRUCTOR FECHA DE REVISIÓN: FIRMA: NOMBRE Brian Josué Pacheco Estrada CARNE 2011-23050 GRUPO 2 CLAVE 1.4 2 Equilibrio químico en fase liquida 13 LFQ2 2 2 N 10 15 21 10 15

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Page 1: LFQ2

REPORTE

DATOS DE LA PRÁCTICA

CÓDIGO: TEMA DE LA PRÁCTICA: NÚMERO: FECHA:

ENTREGA (LFQ)

FECHA DE ENTREGA: SELLO: OBSERVACIONES:

HORA DE ENTREGA: :

REVISIÓN (LFQ)

€UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA FACULTAD DE INGENIERÍA ÁREA DE FISICOQUÍMICA LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA: SECCIÓN:

CATEDRÁTICO FECHA DE REVISIÓN: FIRMA: CALIFICACIÓN: INSTRUCTOR

FECHA DE REVISIÓN: FIRMA:

NOMBRE Brian Josué Pacheco Estrada

CARNE 2011-23050 GRUPO 2 CLAVE 1.4

2

Equilibrio químico en fase liquida 13

LFQ2

2

8

2 N

10 15

21 10 15

Page 2: LFQ2

2

LISTA DE SÍMBOLOS

Tabla I Simbología y descripción utilizados en este documento para el estudio del

equilibrio químico en fase liquida

Símbolo Descripción

𝐺 Energía de Gibbs

𝑘 Constante de equilibrio

químico

𝐶𝑒𝑞 Concentración de equilibrio

𝐶0 Concentración inicial

∆ Cambio

HCl Ácido clorhídrico

NaOH Hidróxido de sodio

𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 Ácido acético

ml mililitros

% porcentaje

# numeral

V volumen

No. Numero

kJ Kilo joule

mol Cantidad de sustancia

g gramos

𝑅𝑐 La R de Pearson critico

𝑅2 Correlación lineal de

pitzerg

𝜀𝑟𝑥𝑛 Avance de reacción

%𝑅 Porcentaje de rendimiento

𝑛0 Moles iniciales

Page 3: LFQ2

3

1. Resumen

Se realizó la determinación del estudio del equilibrio químico en fase liquida

aplicando la reacción química de esterificación del alcohol etílico y ácido acético. Para

llevar la experimentación se realizó la preparación de diez y seis soluciones agregando

ácido acético, etanol, acetato de etilo y agua; dichas soluciones se prepararon una

semana de anticipación. El procedimiento que se llevó a cabo fue variar el volumen de

los reactivos y productos de 0-1.5 ml. Y finalmente se titularon las soluciones con

hidróxido de sodio para determinar la cantidad teórica de los moles de avance de

reacción que estuvieron presentes en la reacción, utilizando la diferencia del volumen

del titulante obtenido en las soluciones y el volumen del titulante de la curva de

calibración. Para dicho estudio, el equilibrio químico en fase liquida se utilizaron

diagramas para los reactivos y productos, representando las variables como la

concentración en equilibrio en función de la concentración inicial, avance de reacción

en función de los moles iniciales y el porcentaje de rendimiento en función de los moles

iniciales. Por tanto, se determinó que el reactivo en exceso fue el ácido acético, debido

al proceso de hidrolisis entre el acetato de etilo y el agua, consiguiendo, mas

formaciones de moles de dicho reactivo, dado que fue este el que alcanzo mayor

porcentaje de rendimiento con un valor de 91% que los demás componentes

involucrados. En cambio, el reactivo limitante fue el etanol debido al encontrarse a

menor cantidad respecto al ácido acético siendo consumido por este, otro factor de la

desaparición de moles del alcohol etílico fue que esta sustancia es volátil provocando

que el comportamiento del porcentaje de rendimiento fuera en descenso. También se

determinó el comportamiento del acetato de etilo demostrando fluctuaciones indicando

y la presencia de la hidrolisis acida al reaccionar con el agua. Por consiguiente, se

determinó que el valor de la constante de equilibrio promedio de la reacción de

esterificación fue de 1.66 y el valor de la energía libre promedio fue de -1.25 kJ/mol

indicando que la dirección de la reacción fue de izquierda a derecha.

Page 4: LFQ2

4

2. Objetivos

General

Caracterizar el equilibrio químico en fase liquida para la reacción de esterificación

variando las cantidades de reactivos y productos, utilizando como catalizador ácido

clorhídrico.

Específicos

1. Caracterizar el comportamiento de la concentración al equilibrio en función de

la concentración inicial para los reactivos y productos que reacciona al variar su

cantidad de volumen.

2. Caracterizar el comportamiento del avance de reacción en función de los moles

iniciales para los reactivos y productos que reacciona al variar su cantidad de

volumen.

3. Caracterizar el comportamiento del porcentaje de rendimiento en función de los

moles iniciales para los reactivos y productos que reacciona al variar su

cantidad de volumen.

4. Determinar el valor de la constante de equilibrio químico promedio de la

reacción.

5. Determinar el valor de la energía libre de Gibbs promedio de la reacción

Page 5: LFQ2

5

3. HIPÓTESIS

Tabla II.

Variable

control

Variable

medición

Grafica Enunciado

𝐶𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 𝐶𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙

La concentración de equilibrio del

agua aumenta conforme se

incrementa la cantidad de

concentración iniciales

𝜀𝑟𝑥𝑛 𝑛0

El avance de reacción del agua

disminuye conforme aumenta la

cantidad de los moles iniciales del

componente.

%𝑅𝑒 𝑛0

El porcentaje de rendimiento del

agua disminuye conforme

aumenta la cantidad de los moles

iniciales del componente.

Variable

control

Variable

medición

Grafica Enunciado

𝐶𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 𝐶𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙

La concentración de equilibrio del

acetato de etilo se mantiene

uniforme conforme de forma

armónica al incrementa la

concentración inicial

𝜀𝑟𝑥𝑛 𝑛0

El avance de reacción del acetato

de etilo se mantiene uniforme de

forma armónica conforme se

aumenta la cantidad de los moles

iniciales del componente.

Page 6: LFQ2

6

%𝑅𝑒 𝑛0

El porcentaje de rendimiento del

acetato de etilo se mantiene

uniforme de forma armónica

conforme aumenta la cantidad de

los moles iniciales del

componente.

Variable

control

Variable

medición

Grafica Enunciado

𝐶𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 𝐶𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙

La concentración al equilibrio del

etanol aumenta de forma lineal

conforme se incrementa la reacción

y esto es cuando se aumenta la

cantidad del volumen del

componente.

𝜀𝑟𝑥𝑛 𝑛0

El avance de reacción del etanol

disminuye conforme aumenta la

cantidad de los moles iniciales del

componente.

%𝑅𝑒 𝑛0

El porcentaje de rendimiento del

etanol disminuye conforme

aumenta la cantidad de los moles

iniciales del componente.

Variable

control

Variable

medición

Grafica Enunciado

𝐶𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 𝐶𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙

La concentración de equilibrio del

ácido acético aumenta de forma

lineal conforme se incrementa la

concentración inicial y esto es

cuando se aumenta la cantidad de

volumen del componente.

Page 7: LFQ2

7

𝜀𝑟𝑥𝑛 𝑛0

El avance de reacción del ácido

acético aumenta conforme

aumenta la cantidad de los moles

iniciales del componente.

%𝑅𝑒 𝑛0

El porcentaje de rendimiento del

ácido acético aumenta conforme

aumenta la cantidad de los moles

iniciales del componente.

Tabla III.

Variable

control

Variable

medición

Tipo Comparación H0 H1

𝐶𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 𝐶𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 Análisis de

varianza:

parámetro F de

Fisher

Si 𝐹 > 𝐹𝑐 se

rechaza 𝐻0. Si

𝐹 < 𝐹𝑐 se acepta

𝐻1

H1≠ 0 si existe

correlación

entre 𝐶𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 y

𝐶𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙

H1≠ 0 si existe

correlación entre

𝐶𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 y

𝐶𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙

𝜀𝑟𝑥𝑛 𝑛0 Análisis de

varianza:

parámetro F de

Fisher

Si 𝐹 > 𝐹𝑐 se

rechaza 𝐻0. Si

𝐹 < 𝐹𝑐 se acepta

𝐻1

H1≠ 0 si existe

correlación

entre 𝜀𝑟𝑥𝑛 y

𝑛0

H1≠ 0 si existe

correlación entre

𝜀𝑟𝑥𝑛 y

𝑛0

%𝑅𝑒 𝑛0 Análisis de

varianza:

parámetro F de

Fisher

Si 𝐹 > 𝐹𝑐 se

rechaza 𝐻0. Si

𝐹 < 𝐹𝑐 se acepta

𝐻1

H1≠ 0 si existe

correlación

entre %𝑅𝑒 y

𝑛0

H1≠ 0 si existe

correlación entre %𝑅𝑒 y

𝑛0

Page 8: LFQ2

8

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12

CO

NC

ENTR

AC

ION

DE

EQU

ILIB

RIO

CONCENTRACIÓN INICIALES

CONCENTRACIÓN DE EQUILIBRIO VS. CONCENTRACIÓN INICIAL

4. RESULTADOS

Gráfica No. 1 Representación del comportamiento del componente agua.

Color Modelo Matemático Incertidumbre

máxima de la

variable

dependiente

Incertidumbre

máxima de la

variable

independiente

Intervalo

de validez

𝐶𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜(𝐶𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠)

= 3.6425𝐶𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠

+ 1.3

±55.45 ±55.45 (0, 11.09)

Page 9: LFQ2

9

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.5 1 1.5 2 2.5

CO

NC

ENTR

AC

ION

DE

EQU

ILIB

RIO

(M

)

CONCENTRACION INICIAL (M)

CONCENTRACION DE EQUILIBRIO VS. CONCENTRACION INICIAL

Gráfica No. 2 Representación del comportamiento del componente acetato de etilo.

Color Modelo Matemático Incertidumbre

máxima de la

variable

dependiente

Incertidumbre

máxima de la

variable

independiente

Intervalo de

validez

𝐶𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜(𝐶𝑖) = 1.3161(𝐶𝑖)3 - 3.6786(𝐶𝑖)

2

+ 2.316(𝐶𝑖) + 1.8917

±10.18 ±10.18 (1.89, 2.06)

Page 10: LFQ2

10

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4CO

NC

ENTR

AC

IÓN

DE

EQU

ILIB

RIO

(M

)

CONCENTRACION INICIAL (M)

CONCENTRACION DE EQUILIBRIO VS. CONCENTRACION INICIAL

Gráfica No. 3 Representación del comportamiento del componente etanol

Color Modelo Matemático Incertidumbre

máxima de la

variable

dependiente

Incertidumbre

máxima de la

variable

independiente

Intervalo de

validez

𝐶𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜(𝐶𝑖) = 0.2401(𝐶𝑖)3 - 1.1697(𝐶𝑖)

2 +

5.6616(𝐶𝑖) - 5.0083

±17.12 ±17.12 (-5, 10.03)

Page 11: LFQ2

11

Gráfica No. 4 Representación del comportamiento del componente ácido acético.

Color Modelo Matemático Incertidumbre

máxima de la

variable

dependiente

Incertidumbre

máxima de la

variable

independiente

Intervalo de

validez

𝐶𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜(𝐶𝑖) = -0.2249(𝐶𝑖)3 +

1.1182(𝐶𝑖)2 + 2.4434(𝐶𝑖) - 1

±17.48 ±17.48 (-1, 11.10)

-2

0

2

4

6

8

10

12

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

CO

NC

ENTR

AC

ION

DE

EQU

ILIB

RIO

(M

)

CONCENTRACION INICIALES (M)

CONCENTRACION DE EQUILIBRIO VS. CONCENTRACION INICIAL

Page 12: LFQ2

12

Gráfica No. 5 Representación del comportamiento del componente agua.

Color Modelo Matemático Correlación

lineal Incertidumbre

máxima de la

variable

independiente

Intervalo de validez

𝐴𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛(𝑛𝑖) = 13.293(𝑛𝑖)3 -

2.103(𝑛𝑖)2 + 0.0655(𝑛𝑖) + 0.0032

0.7045 ±0.0014787 (0, 0.0831)

0

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

0.003

0.0035

0.004

0.0045

-0.01 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09

Ava

nce

de

re

acci

on

(m

ol)

moles iniciales (mol)

Avance de reaccion vs. Moles iniciales

Page 13: LFQ2

13

Gráfica No. 6 Representación del comportamiento del componente acetato de etilo.

Color

Modelo Matemático Correlación

lineal 𝑹𝟐 Incertidumbre

máxima de la

variable

independiente

Intervalo de

validez

𝐴𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛(𝑛𝑖) = 5537(𝑛𝑖)3 -

123.02(𝑛𝑖)2 + 0.6098(𝑛𝑖) + 0.0038

0.0052 ±0.0002715 (0, 0.0152)

0

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

0.003

0.0035

0.004

0.0045

0.005

-0.002 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018

AV

AN

CE

DE

REA

CC

ION

MOLES INICIALES

AVANCE DE REACCION VS. MOLES INICIALES

Page 14: LFQ2

14

Gráfica No. 7 Representación del comportamiento del componente etanol

Color

Modelo Matemático Correlación

lineal 𝑹𝟐 Incertidumbre

máxima de la

variable

independiente

Intervalo de

validez

𝐴𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛(𝑛𝑖) = -875.85(𝑛𝑖)3

+ 38.183(𝑛𝑖)2 - 0.5742(𝑛𝑖) + 0.01

0.9049 ± 0.0004567 (0, 0.02569)

0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

-0.005 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03

AV

AN

CE

DE

REA

CC

ION

MOLES INICIALES

AVANCE DE REACCION VS. MOLES INICIALES

Page 15: LFQ2

15

0

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

0.003

0.0035

0.004

0.0045

-0.005 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03

AV

AN

CE

DE

REA

CC

ION

MOLES INICIALES

AVANCE DE REACCION VS. MOLES INICIALES

Gráfica No. 8 Representación del comportamiento del componente ácido acético.

Color

Modelo Matemático Correlación

lineal 𝑹𝟐 Incertidumbre

máxima de la

variable

independiente

Intervalo de

validez

𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛(𝑛𝑖) = 128.86(𝑛𝑖)3

- 2.1805(𝑛𝑖)2 + 0.0454𝑛𝑖 + 0.002

0.9114 ±0.0004663 (0, 0.02622)

Page 16: LFQ2

16

0

2

4

6

8

10

12

-0.01 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09

PO

RC

ENTA

JE D

E R

END

IMIE

NTO

MOLES INICIALES

PORCENTAJE DE RENDIMIENTO VS. MOLES INICIALES

Gráfica No. 9 Representación del comportamiento del componente agua.

Color

Modelo Matemático Correlación

lineal 𝑹𝟐 Incertidumbre

máxima de la

variable

independiente

Intervalo de

validez

%R(𝑛𝑖) = 38011(𝑛𝑖)3 - 6013.5(𝑛𝑖)

2

+ 187.36(𝑛𝑖) + 9.2458

0.7045 ±0.0014787 (0, 0.0831)

Page 17: LFQ2

17

0

2

4

6

8

10

12

14

-0.002 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018

PO

RC

ENTA

JE D

E R

END

IMIE

NTO

MOLES INICIALES

PORCENTAJE DE RENDIMIENTO VS. MOLES INICIALES

Gráfica No. 10 Representación del comportamiento del componente acetato de etilo.

Color

Modelo Matemático Correlación

lineal 𝑹𝟐 Incertidumbre

máxima de la

variable

independiente

Intervalo de

validez

%R(𝑛𝑖) = 2E+07(𝑛𝑖)3 - 351779(𝑛𝑖)

2

+ 1743.7(𝑛𝑖) + 10.819

0.0052 ±0.0002715 (0, 0.0152)

Page 18: LFQ2

18

Gráfica No. 11 Representación del comportamiento del componente etanol.

Color

Modelo Matemático Correlación lineal

𝑹𝟐

Incertidumbre

máxima de la

variable

independiente

Intervalo de

validez

%R(𝑛𝑖)=-3E+06(𝑛𝑖)3+109185(𝑛𝑖)

2-

1641.8(𝑛𝑖) + 28.643

0.9049

±0.0004567

(0, 0.02569)

0

5

10

15

20

25

30

35

-0.005 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03

PO

RC

ENTA

JE D

E R

END

IMIE

NTO

MOLES INICIALES

PORCENTAJE DE RENDIMIENTO VS. MOLES INICIALES

Page 19: LFQ2

19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03

PO

RC

ENTA

JE D

E R

END

IMIE

NTO

MOLES INICIALES

PORCENTAJE DE RENDIMIENTO VS. MOLES INICIALES

Gráfica No. 12. Representación del comportamiento del componente ácido acético.

Color

Modelo Matemático Correlación

lineal 𝑹𝟐 Incertidumbre

máxima de la

variable

independiente

Intervalo

de validez

%R(𝑛𝑖) = 2E+07(𝑛𝑖)3 - 374772(𝑛𝑖)

2 +

813.06(𝑛𝑖) + 26.498

0.4722 ±0.0004663 (0,

0.02622)

Page 20: LFQ2

20

5. DISCUSION DE RESULTADOS

Se ha formulado que la reacción del ácido acético con el alcohol es con signo de

reversibilidad, porque efectivamente el agua formada actúa sobre el éster

hidrolizándolo y recuperando el ácido y el alcohol.

El número de moles obtenido resulta negativo, esto se debe a que la diferencia

de moles del HCl y del NaOH es mayor a la cantidad de los moles iniciales de las

soluciones #9 y #13 (datos calculados, ver tabla IV), la causa fue que se agregó una

cantidad de volumen despreciable de etanol y ácido acético siendo, a pesar que la

reacción si alcanzo el equilibrio químico dado que la reacción de esterificación del

ácido acético y alcohol etílico se dejó reposar por una semana. Por consiguiente, se

sabe que las soluciones preparadas en fase liquida tendieron al equilibrio porque se

observó una disminución de volumen en las soluciones, el descenso fue de 1 a 2 ml.

Por tanto, las soluciones realizadas para el análisis de equilibrio químico en fase

líquida, el factor principal fue la precisión con que se midieron los distintos volúmenes,

la precisión de las titulaciones y los procedimientos para determinar el número de

moles de las distintas sustancias presentes en las mezclas de equilibrio. Con el fin de

establecer el número apropiado de cifras significativas de la constante de equilibrio

químico promedio siendo un valor de 1.6604 y posteriormente el cálculo de la energía

de Gibbs molar se obtuvo un valor de -1.2569 kJ/mol esto significa que para llegar al

equilibrio una parte de los reactivos que son: ácido acético y etanol tendrá que

convertirse en acetato de etilo y agua.

En las gráficas #1, #3 y #4 dichos diagramas, representa que al aumentar la

concentración inicial incrementa la concentración de equilibrio, obteniendo una

pendiente positiva indicando la aparición de reactivos y productos en periodos

determinados de concentración inicial de forma que las soluciones tienden a la

formación de moles al equilibrio en una cantidad de variación de volumen de los

componentes en las soluciones preparadas a 0-1.5ml, además se comprueba que la

Page 21: LFQ2

21

concentración inicial si afecta significativamente a la concentración de equilibrio (ver

análisis de varianza tablas #11 #12 #13 y #14). En las gráficas #5 y #7 representa la

variación de volumen de agua y etanol de 0-1.5ml se obtiene una pendiente negativa

indicando la desaparición de cantidad de avance de reacción de los componentes

agua y etanol en los periodos determinados de aumento de moles iniciales, dado que

la reacción de esterificación catalizada por un ácido entra en equilibrio químico.

En la gráfica #7 se demuestra que el reactivo limitante es el etanol además que

dicho componente es volátil causando que el reactivo sea consumido más rápido por

el ácido acético, a pesar que hay un incremento de variación de volumen de alcohol

etílico de 0-1.5 ml. Al agregar un 1 ml de alcohol se visualiza un punto de inflexión

descendente, esto es debido a un cambio de avance de reacción en relación de moles

iniciales agregados, dicho punto se originó con 0.00266 mol de avance de reacción

con 0.05545 moles iniciales. Esto significa que al aumentar de forma proporcional la

cantidad de volumen de etanol al someterse como efecto de perturbación, el sistema

de forma espontánea tendera al equilibrio necesitando consumir una cantidad

requerida de etanol.

Por tanto la gráfica # 5 la representación del agua se visualiza un punto máximo

en 0.0038 moles de avance de reacción y con 0.019 de moles iniciales, significando

que era la cantidad de agua producida por el ácido acético y etanol después de haber

agregado un volumen de agua no despreciable de 0-0.5 ml, después de este punto

máximo la curva empezó con un declive, esto es porque al aumentar la cantidad de

volumen de agua la dirección de la reacción de esterificación fue de derecha a

izquierda causando que la cantidad de agua agregada fuese consumida por el acetato

de etilo de forma espontánea, obteniendo como resultado su disminución, además, se

agregó ácido clorhídrico siendo este como agente deshidratante contrarrestando la

cantidad de agua formada, debido la formación de una hidrolisis acida que reacciona

con el acetato de etilo, dado que se agregó cantidad de volumen de reactivos como

productos.

Page 22: LFQ2

22

En la gráfica #8 representa la variación de volumen del ácido acético de 0-1.5 ml

(ver datos calculados tabla X) el comportamiento del avance de reacción en función

de los moles iniciales su tendencia es una curva parabólica ascendente. Esto es

debido que los productos formados como el acetato de etilo al reaccionar con el agua

se produce una hidrolisis parcial, causando formación de nuevos moles de avance de

reacción para el ácido acético, siendo nuestro reactivo en exceso en la reacción de

esterificación.

En las gráficas #9 y #11 representa la variación de volumen de agua y etanol de

0-1.5 ml. Se obtiene una pendiente negativa indicando la disminución del porcentaje

de rendimiento de los componentes de agua y etanol en los periodos determinados de

aumento de moles iniciales, esto es debido porque los avances de reacción de los

componentes van disminuyendo provocando un descenso de porcentaje de

rendimiento en la reacción de esterificación, dado que estos componentes son

consumidos por los otros componentes como el ácido acético y el acetato de etilo. En

la gráfica #9 la representación del agua se visualiza un punto máximo en 14% de

rendimiento con 0.019 de moles iniciales, después de haber agregado un volumen de

agua no despreciable en 0-0.5 ml. En la gráfica #11 la representación del etanol como

se había dicho anteriormente que es el reactivo limitante. De igual manera, al agregar

un 1 ml de alcohol se visualiza un punto de inflexión descendente, esto es debido a

un cambio de porcentaje de rendimiento en relación a los moles iniciales agregados,

dicho punto se originó con un 20% de rendimiento.

En la gráfica #12 representa la variación de volumen de ácido acético en un

intervalo de 0-1.5 ml. El comportamiento del porcentaje de rendimiento del ácido

acético en función de los moles iniciales indica que al aumentar de forma apreciable

la cantidad de volumen de ácido acético ayuda a incrementar el rendimiento de sí

mismo. Por el contrario si se agrega una cantidad de volumen mínima disminuye su

porcentaje de rendimiento en la reacción. En dicho diagrama se visualiza un punto

mínimo con 10% de rendimiento para 0.014 de moles iniciales, después de este punto

Page 23: LFQ2

23

asciende de forma exponencial hasta alcanzar un 91% de rendimiento, luego de haber

agregado 1.5 ml de ácido acético.

En las gráficas #2, #6 y #10 representa la variación de volumen de acetato de

etilo en un intervalo de 0-1.5 ml. La representación de concentración de equilibrio en

función de las concentraciones iniciales y el comportamiento del avance de reacción

y del porcentaje de rendimiento en función del aumento de los moles iniciales, por

tanto, los tres diagramas demuestran fluctuaciones, durante la reacción de

esterificación del ácido acético y etanol, por consiguiente, al visualizar el grafico, se

podría suponer que el movimiento es armónico, esto es debido a que el acetato de

etilo en la reacción química se va formando y luego se va consumiendo siendo un

proceso exotérmico y endotérmico de forma espontánea y dinámico, dado que dicho

efecto al someterse a la reacción perturba el sistema del equilibrio químico al

reaccionar con el agua produciendo una hidrolisis acida provocando que el

desplazamiento de la reacción sea inversa, es decir, de derecha a izquierda. En la

gráfica #2 se visualiza un punto máximo y un punto mínimo, en donde, el valor máximo

es de 2.3 M y el punto mínimo es de 1.52 M de concentración de equilibrio después

de haber agregado 0-1.5ml de dicho componente. En la gráfica #6 se visualiza un

punto máximo y un punto mínimo, en donde, el punto máximo es de 0.0047 moles y

el mínimo es de 0.00295 moles de avance de reacción. En la gráfica #10 se visualiza

un punto máximo y un punto mínimo, en donde, el punto máximo es de 13.28% y un

mínimo de 8.4% de rendimiento en la reacción. Los puntos máximos de las gráficas

indica el acetato de etilo formado por los reactivos y más lo agregado pero debido al

proceso de hidrolisis el sistema de forma espontánea empezó consumirse el acetato

de etilo al reaccionar por el agua, hasta llevar su punto mínimo durante la reacción de

esterificación. Finalmente, la representación de las gráficas se escogió un polinomio

de grado “3” para visualizar la tendencia y el comportamiento de la variable

dependiente al incrementarse la variable independiente, con el hecho de obtener

valores aproximados dentro del intervalo de la variable independiente.

Page 24: LFQ2

24

6. CONCLUSIONES

1. Se determinó que el efecto del volumen agregado inicialmente de los reactivos y

productos en la reacción de esterificación es capaz de modificar el estado de

equilibrio en un proceso químico, demostrando que si afecta significativamente la

concentración de equilibrio.

2. Un aumento de la concentración de uno de los reactivos, hace que el equilibrio se

desplace hacia la formación de productos, y a la inversa en el caso de que se

disminuya dicha concentración. Y un aumento en la concentración de los productos

hace que el equilibrio se desplace hacia la formación de reactivos, y viceversa en

el caso de que se disminuya, esto es debido por la hidrolisis ácida del acetato de

etilo y agua, por tanto, según el valor de la energía libre de Gibbs que se obtuvo

en la reacción de esterificación el desplazamiento predominante del equilibrio

químico fue de izquierda a derecha.

3. Se determinó el valor de la constante de equilibrio promedio teóricamente en el

caso de la reacción de esterificación para sistemas ácidos en alcoholes la

constante de equilibrio fue de 1.66.

4. Se determinó el valor de la energía libre promedio de Gibbs teóricamente a una

temperatura de 25ºC para la reacción de esterificación que se llevó a cabo siendo

un valor de -1.2569kJ/mol.

5. Se determinó que el reactivo limitante de la reacción para el desarrollo del equilibrio

químico aplicando reacción de esterificación fue el alcohol etílico y el reactivo en

exceso fue el ácido acético obteniendo este un porcentaje de rendimiento máximo

de 91%.

Page 25: LFQ2

25

7. RECOMENDACIONES

1. Antes de realizar cualquier experiencia debemos lavar y secar la cristalería.

2. Sin embargo, durante la realización de la práctica no se midió la temperatura y no

es posible saber si la temperatura cambió durante el experimento, para esto se

debería hacer uso de un termómetro para calcular dicha diferencia.

3. Es indispensable utilizar los guantes de nitrilo al trabajar con ácidos concentrados

como el ácido acético glacial.

4. Para esta reacción en particular será conveniente preparar semanas de

anticipación y así se tendrá la seguridad que la reacción alcanzo el equilibrio y tener

resultados aceptables.

5. La termodinámica establece que la dependencia de la constante de equilibrio con

la temperatura viene dada por la expresión: 2

ln

RT

H

dT

Kd

Page 26: LFQ2
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27

8. BIBLIOGRAFÍA

1. ALBERTY A. Robert, DANIELS Farrington Fisicoquímica. 1ra edición.

Compañía editorial continental S.A. 1964. 183-189 p.

2. LEVIN Iran N. Fisicoquímica. 5ta Edición. McGraw Hill, 2004 439-457 p.

3. CABRERA SEIS, Jadenón Vinicio. Guía teórica y práctica del curso de SMITH

M. HC Vas Ness, MM Abott. Introducción a la Termodinámica de la Ingeniería

Química. 9na Edición McGrall-Hill, 2007. 581-590 p.

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29

9. APÉNDICE

9.1 Datos originales

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30

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31

9.2. Metodología de Calculo

1. Cálculo de moles de avance de reacción.

𝐴𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑁𝑟𝑜. 𝑒𝑞 𝑏𝑎𝑠𝑒 − 𝑁𝑟𝑜. 𝑒𝑞 𝑎𝑐𝑖𝑑𝑜 Ecuación No.1

En donde

La variable 𝑁𝑟𝑜. 𝑒𝑞 𝑏𝑎𝑠𝑒 numero de moles de base en la neutralización

La variable 𝑁𝑟𝑜. 𝑒𝑞 𝑎𝑐𝑖𝑑𝑜 numero de moles de ácido en la curva de

calibración

Ejemplo 1: Calcular la cantidad de avance de reacción si el volumen promedio

del titulante es 11.9 ml y la concentración de NaOH es 0.5 M y el volumen

promedio del titulante en la curva de calibración fue de 4.47 ml y la concentración

de NaOH 0.5 M.

𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = 11.9𝑚𝐿 ∗ 1 𝐿

1000 𝑚𝐿∗ 0.5

𝑚𝑜𝑙

𝐿−

4.47 𝑚𝑙 ∗ 1 𝐿

1000 𝑚𝐿∗ 0.5

𝑚𝑜𝑙

𝐿= 0.0037

Nota: Se realiza el mismo procedimiento para todas las mezclas realizadas. Datos tabulados en Tabla 7- Datos Calculados.

2. Cálculo de moles iniciales de los componentes

𝑛𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 =𝑉∗𝜌

𝑃𝑀 Ecuación No.2

Donde

n = cantidad de moles (mol)

V = volumen de la muestra

ρP = densidad

PM = peso molecular del componente (g/mol)

Ejemplo 2: Calcular los moles de agua de una muestra de ml. Si el volumen

de agua es 0.5 mL, la densidad del agua es 0.999 g/ml y el peso molecular del

agua es 18.0152 g/mol

𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑎𝑔𝑢𝑎 =0.5𝑚𝑙∗0.999𝑔/𝑚𝑙

18.0152 𝑔/𝑚𝑜𝑙= 0.027726 𝑚𝑜𝑙

Nota: Se realiza el mismo procedimiento para los moles de acetato de etilo,

etanol y ácido acético. Datos tabulados en Tabla 7- Datos Calculados. Se

utilizaron datos teóricos de la densidad; acetato de etilo= 0.897 g/ml, etanol=

0.789 g/ml y ácido acético= 1.05 g/ml.

Page 32: LFQ2

32

2.1 Incerteza en el cálculo de moles.

Donde:

= incerteza del número de moles (mol)

∆V = incerteza de la pipeta (ml)

= densidad del líquido

PM = Peso molecular (g/mol)

Ejemplo 3: Calcular los moles de agua de una muestra de ml. Si el volumen

de agua es ±0.0267 mL, la densidad del agua es 0.999 g/ml y el peso molecular

del agua es 18.0152 g/mol

∆𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑎𝑔𝑢𝑎 =±0.0267𝑚𝑙 ∗ 0.999 𝑔/𝑚𝑙

18.0152 𝑔/𝑚𝑜𝑙= 0.001480599 𝑚𝑜𝑙

Nota: con este procedimiento se calculó la incerteza de los moles de acetato

de etilo, etanol y ácido acético en las mezclas. Datos

3. Cálculo de moles de equilibrio de los componentes.

_______________________________________________________________

Ejemplo 4: Calcular los moles de equilibrio de ácido acético, etanol, acetato

de etilo y agua si el valor del avance de reacción es de 0.0037166 mol.

𝑛𝑎𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑖𝑐𝑜 = 0.03497085 − 0.037166 = 0.03125425 𝑚𝑜𝑙

𝑛𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 = 0.0342533 − 0.0037166 = 0.0305367 𝑚𝑜𝑙

𝑛𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑡𝑖𝑙𝑜 = 0.020360 + 0.0037166 = 0.0240766 𝑚𝑜𝑙

𝑛𝑎𝑔𝑢𝑎 = 0.027726 + 0.0037166 = 0.0314426 𝑚𝑜𝑙

Nota: Se realiza el mismo procedimiento para todas las mezclas, se

muestran en la curva de calibración. Datos tabulados en Tabla 7- Datos

Calculado

𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 + 𝐶2𝐻5𝑂𝐻 → 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐶2𝐻5 + 𝐻2𝑂

0.03497085 0.0342533 0.02036091 0.0277264 𝑛𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠

𝑛𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 X X X

0.03497085 - x 0.03425338 - x 0.02036091 0.0277264+ x

Ecuación No.3

Ecuación No.4

Page 33: LFQ2

33

4. Cálculo concentración de equilibrio de los componentes.

𝐶𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 =𝑛𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜

𝑉𝑎𝑙𝑖𝑐𝑢𝑜𝑡𝑎 Ecuación No.5

En donde

La variable 𝐶𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 representa la constante de equilibrio.

La variable 𝑛𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 representa los moles de equilibrio.

La variable 𝑉𝑎𝑙𝑖𝑐𝑢𝑜𝑡𝑎 representa el volumen de la alícuota.

Ejemplo 5: Calcular la concentración de equilibrio del agua si la cantidad

de moles al equilibrio es de 0.03144 mol a un volumen de alícuota de 2 ml.

𝐶𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 =0.03144 𝑚𝑜𝑙

0.002 𝐿= 15.72 𝑀

Nota: Se realiza el mismo procedimiento para las demás concentraciones

de etanol, acetato de etilo y ácido acético. Datos tabulados en Tabla 7- Datos

Calculado

5. Cálculo concentraciones iniciales de los componentes.

𝐶𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 =𝑛𝑖𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙

𝑉𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 Ecuación No.6

En donde

La variable 𝐶𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 representa la concentración inicial.

La variable 𝑛𝑖𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 representa los moles iniciales.

La variable 𝑉𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 representa el volumen muestra.

Ejemplo 6: Calcular la concentración inicial del agua si la cantidad de mol

iniciales es de 0.027726 mol y un volumen de alícuota de 7 ml.

𝐶𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 =0.027726 𝑚𝑜𝑙

0.007 𝐿= 3.9608 𝑀

Nota: Se realiza el mismo procedimiento para las demás concentraciones

de etanol, acetato de etilo y ácido acético. Datos tabulados en Tabla 7- Datos

Calculado

Page 34: LFQ2

34

6. Cálculo constante de equilibrio.

𝐾𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 =[𝑛𝑎𝑔𝑢𝑎]∗[𝑛𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑡𝑖𝑙𝑜]

[𝑛𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙]∗[𝑛𝑎𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑖𝑐𝑜] Ecuación No.7

En donde

La variable [𝑛𝑎𝑔𝑢𝑎] representa los moles al equilibrio del agua

La variable [𝑛𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑡𝑖𝑙𝑜] representa los moles al equilibrio del

acetato

La variable [𝑛𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙] representa los moles al equilibrio del etanol

La variable [𝑛𝑎𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑖𝑐𝑜] representa los moles al equilibrio del ácido

acético.

Ejemplo 6: Calcular la constante de equilibrio si la cantidad de moles al

equilibrio de los componentes son del agua 0.03144 mol, acetato de etilo

0.003716 mol, ácido acético 0.03125 mol y etanol 0.03053 mol.

𝐾𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 =0.03144 ∗ 0.003716

0.03053 ∗ 0.03125= 0.122456

Nota: Se realiza el mismo procedimiento para las demás constantes de

equilibrio para el etanol, acetato de etilo y ácido acético. Datos tabulados en

Tabla 7- Datos Calculado

7. Cálculo constante promedio de Gibbs molar.

∆𝐺 = −𝑅𝑇 ln 𝐾𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 Ecuación No.8

En donde

La variable ∆𝐺 representa el cambio de Gibbs molar

La variable R representa la constante de los gases ideales

La variable T representa la temperatura

La variable K representa la constante de equilibrio

Ejemplo 7: Calcular la constante de Gibbs molar promedio si el valor de la

constante de equilibrio promedio es de 1.660422 a una temperatura de 25ºC.

∆𝐺 = −8.314𝐽

𝑘 − 𝑚𝑜𝑙∗ 298.15 𝐾 ∗

ln(1.660421)

1000= −1.256937

𝑘𝐽

𝑚𝑜𝑙

Page 35: LFQ2

35

8. Cálculo de porcentaje de rendimiento de reacción

%𝑅 =𝑛𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛

𝑛0𝑎𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑖𝑐𝑜

∗ 100% Ecuación No.9

En donde

La variable %R representa el porcentaje de rendimiento de reacción

La variable 𝑛𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 los moles de avance de reacción

La variable 𝑛0𝑎𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑖𝑐𝑜 moles iniciales de ácido acético.

Ejemplo 8: Calcular el porcentaje de rendimiento de reacción

𝑅 =0.003717

0.03497085∗ 100% = 9.52%

Nota: Se realiza el mismo procedimiento para los demás porcentajes de

rendimiento para las soluciones realizadas. Datos tabulados en Tabla 7- Datos

Calculado

9. Incerteza de las concentraciones iniciales de los componentes.

∆𝐶𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠 =∆𝑛𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠

∆𝑉𝑝𝑖𝑝𝑒𝑡𝑎

Donde:

= incerteza del número de moles (mol).

∆𝑉𝑝𝑖𝑝𝑒𝑡𝑎 representa el volumen de la solución (ml).

∆𝐶𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠 representa la incerteza de la concentración inicial.

Ejemplo 9: Calcular los moles de agua de una muestra de ml. Si la incerteza

del volumen por la pipeta es ±0.0267 mL, la incerteza de los moles iniciales del

agua es de 0.0014787

∆𝐶𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠 =0.0014787

0.0000267= ±55.38

Nota: con este procedimiento se calculó la incerteza de las demás

concentraciones iniciales de los componentes en la reacción para el estudio

del equilibrio químico

Ecuación No.10

Page 36: LFQ2

36

10. Incerteza de las concentraciones de equilibrio de los componentes.

∆𝐶𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 =∆𝑛𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜

∆𝑉𝑝𝑖𝑝𝑒𝑡𝑎

Donde:

∆𝑛𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 representa incerteza del número de moles (mol).

∆𝑉𝑝𝑖𝑝𝑒𝑡𝑎 representa el volumen de la incerteza de la pipeta (ml).

∆𝐶𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠 representa la incerteza de la concentración inicial.

Ejemplo 10: Calcular los moles de agua de una muestra de ml. Si la

incerteza del volumen por la pipeta es ±0.0267 mL, la incerteza de los moles

iniciales del agua es de 0.0014787

∆𝐶𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 =0.0014787

0.0000267= ±55.382

Nota: con este procedimiento se calculó la incerteza de las demás

concentraciones de equilibrio de los componentes en la reacción para el

estudio del equilibrio químico.

11 Incerteza en el porcentaje de rendimiento

∆%𝑅 =∆𝑛𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛

∆𝑛0𝑎𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑖𝑐𝑜

∗ 100% Ecuación No. 12

En donde

La variable ∆R representa la incerteza del rendimiento de la reacción

La variable ∆𝑛𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 la incerteza de los moles de avance de

reacción

La variable ∆𝑛0𝑎𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑖𝑐𝑜 la incerteza de los moles iniciales de ácido

acético.

Ejemplo 11: Calcular la incerteza del porcentaje de rendimiento de reacción

∆%𝑅 =0

0.000466278∗ 100% = 0

Nota: Se realiza el mismo procedimiento para los demás incertezas de los

porcentajes de rendimiento para las soluciones realizadas. Datos tabulados en

Tabla 7- Datos Calculados

Ecuación No.11

Page 37: LFQ2

37

Sustancia Solución

Volumen

inicial (L)

Volumen

variación

(mL)

Moles

iniciales

(mol)

Moles de

equilibrio

(mol)

1 0.006 0 0 0.00323333

2 0.007 0.5 0.02772646 0.03144313

3 0.007 1 0.05545293 0.05811959

4 0.0075 1.5 0.08317939 0.08496272

5 0.007 0 0 0.00378333

6 0.008 0.5 0.00509023 0.00443

7 0.0066 1 0.01018046 0.00308333

8 0.008 1.5 0.01527068 0.004125

9 0.007 0 0 -0.01001667

10 0.007 0.5 0.00856335 0.00121335

11 0.0072 1 0.01712669 0.01014336

12 0.0076 1.5 0.02569004 0.02007337

13 0.008 0 0 -0.002

14 0.0072 0.5 0.00874271 0.00642605

15 0.008 1 0.01748543 0.01466876

16 0.008 1.5 0.02622814 0.02221148

Agua

Acetato de etilo

Etanol

Ácido acetico

Sustancia Solución

Concentración

inicial

Concentración

equilibrio

Constante

de

equilibrio

1 0 1.616666667 0.01061904

2 3.96092333 15.72156499 0.12244717

3 7.921846661 29.05979665 0.15188956

4 11.09058533 42.48136164 0.14060576

5 0 1.891666667 0.45660745

6 0.636278515 2.215 0.56095742

7 1.542493371 1.541666667 0.35361104

8 1.908835546 2.0625 0.51058211

9 0 -5.008333333 -4.84578002

10 1.22333517 0.606673093 25.9351101

11 2.378707274 5.07167952 2.89994968

12 3.380268232 10.03668595 1.11070333

13 0 -1 -3.50058929

14 1.21426589 3.213023869 1.27809205

15 2.185678601 7.334381071 0.69462636

16 3.278517902 11.10573827 0.68731979

Agua

Acetato de etilo

Etanol

Ácido acetico

9.3. Datos Calculados

Tabla IV. Datos obtenidos de moles iniciales y al equilibrio de componentes.

Fuente: Metodología de cálculo, ecuaciones #2 y #4

Tabla V. Datos obtenidos de concentración inicial y equilibrio y constante de

equilibrio de los componentes llevados en la reacción química.

Fuente: Metodología de cálculo, ecuaciones #5, #6 y #7

Page 38: LFQ2

38

Constante

de

equilibrio

Energía de Gibbs-

Espontaneidad

(kJ/mol)1.66042197 -1.256939192

Sustancia

incerteza

Volumen

inicial

incerteza

masa

incerteza

moles

iniciales

incerteza

moles

equilibrioÁcido 0.02666667 0.028 0.00046628 0.00046628

Etanol 0.02666667 0.02104 0.00045671 0.00045671

Acetato de 0.02666667 0.02392 0.00027148 0.00027148

Agua 0.02666667 0.02664 0.00147874 0.00147874

Tabla VI. Datos obtenidos del porcentaje de rendimiento de reacción de los

componentes llevados en la reacción química en las soluciones preparadas.

Fuente: Metodología de cálculo, ecuaciones # 9

Tabla VII. Datos obtenidos de la constante de equilibrio químico y energía de

Gibbs molar promedio para la reacción química.

Fuente: Metodología de cálculo, ecuaciones # 7 y #8

Tabla VIII. Datos obtenidos de incertezas de masa, moles iniciales y al

equilibrio de los componentes llevados en la reacción química.

Fuente: Metodología de cálculo, ecuaciones # 5 y #11

Sustancia Solución

Porcentaje de

rendimiento

reacción (%)

1 9.245793651

2 10.62789683

3 7.625396825

4 5.099484127

5 10.81853175

6 12.66769048

7 8.816865079

8 11.79553571

9 28.64289683

10 21.0175

11 19.96900794

12 16.06099206

13 26.49825397

14 16.10865079

15 15.31433862

16 91.002

Agua

Acetato de

etilo

Etanol

Ácido

acético

Page 39: LFQ2

39

Sustancia

incerteza

concentración

equilibrio

incerteza

concentración

inicialÁcido 17.48429 17.48429

Agua 55.45 55.45

Acetato de 10.1804 10.1804

Etanol 17.12669 17.12669

Sustancia Solución

Avance de

la reacción

1 0.00323333

2 0.00371667

3 0.00266667

4 0.00178333

5 0.00378333

6 0.00443

7 0.00308333

8 0.004125

9 0.01001667

10 0.00735

11 0.00698333

12 0.00561667

13 0.002

14 0.00231667

15 0.00281667

16 0.00401667

Agua

Acetato de

etilo

Etanol

Ácido

acético

Tabla IX. Datos obtenidos de las incertezas de concentración de equilibrio e

inicial de los componentes llevados en la reacción química.

Fuente: Metodología de cálculo, ecuaciones # 10 y #11

Tabla X Datos obtenidos del avance de reacción de los componentes llevados

en la reacción química en las soluciones preparadas.

Fuente: Metodología de cálculo, ecuaciones # 1

Page 40: LFQ2

40

9.4. Análisis de Error

9.4.1. Análisis de Varianza

Tabla XI. ANOVA de la concentración de equilibrio en función de la

concentración inicial para el agua

Origen de las variaciones

Suma de cuadrados

Grados de libertad

Promedio de los

cuadrados F Probabilidad

Valor crítico para

F

Entre grupos 206.49044 3 68.8301467

197.643156

7.6885E-08

4.06618055

Dentro de los grupos

2.78603714 8 0.34825464

Total 209.276477 11

Fuente: Elaboración propia.

Dado que F>Fc se rechaza la hipótesis nula. Esto infiere que las medias

de la concentración de equilibrio si difieren significativamente en función de la

concentración inicial. La concentración inicial afecta significativamente el valor

de la concentración de equilibrio debido a que al elevarse la concentración

inicial la concentración de equilibrio aumenta.

Tabla XII. ANOVA de la concentración de equilibrio en función de la

concentración inicial para el acetato de etilo

Origen de las variaciones

Suma de cuadrados

Grados de

libertad

Promedio de los

cuadrados F Probabilidad

Valor crítico para F

Entre grupos 7.34380428 3 2.44793476 128.685301 4.1464E-07 4.06618055

Dentro de los grupos 0.15218116 8 0.01902264

Total 7.49598544 11

Fuente: Elaboración propia.

Dado que F>Fc se rechaza la hipótesis nula. Esto infiere que las medias de la

concentración de equilibrio si difieren significativamente en función de la

concentración inicial. La concentración inicial afecta significativamente el valor de

la concentración de equilibrio debido a que al elevarse la concentración inicial la

concentración de equilibrio aumenta.

Page 41: LFQ2

41

Tabla XIII. ANOVA de la concentración de equilibrio en función de la

concentración inicial para el etanol.

Origen de las variaciones

Suma de cuadrados

Grados de

libertad

Promedio de los

cuadrados F Probabilidad

Valor crítico para F

Entre grupos 21.8250723 3 7.27502409 163.005843 1.6412E-07 4.06618055

Dentro de los grupos

0.3570436 8 0.04463045

Total 22.1821159 11

Fuente: Elaboración propia.

Dado que F>Fc se rechaza la hipótesis nula. Esto infiere que las medias

de la concentración de equilibrio si difieren significativamente en función de la

concentración inicial. La concentración inicial afecta significativamente el valor de

la concentración de equilibrio debido a que al elevarse la concentración inicial la

concentración de equilibrio aumenta.

Tabla XIV. ANOVA de la concentración de equilibrio en función de la

concentración inicial del ácido acético

Origen de las variaciones

Suma de cuadrados

Grados de

libertad

Promedio de los

cuadrados F Probabilidad

Valor crítico para F

Entre grupos 23.8907063 3 7.96356877 287.476021 1.7495E-08 4.06618055

Dentro de los grupos

0.22161344 8 0.02770168

Total 24.1123197 11

Fuente: Elaboración propia.

Dado que F>Fc se rechaza la hipótesis nula. Esto infiere que las medias de la

concentración de equilibrio si difieren significativamente en función de la

concentración inicial. La concentración inicial afecta significativamente el valor de

la concentración de equilibrio debido a que al elevarse la concentración inicial la

concentración de equilibrio aumenta.

Page 42: LFQ2

42

9.4.2. Análisis de Correlación

Tabla XV. Concentración de equilibrio vs. Concentración inicial

R R2 G.L. Rc

0.9989 0.9979 11 0.521

Fuente: elaboración propia.

Debido a la condición que R > Rc se acepta H1 (hipótesis alternativa) y se rechaza

Ho (hipótesis nula), por lo tanto existe correlación lineal en la tendencia gráfica de

concentracion equilibrio en función para la concentracion inicial en el agua.

Tabla XVI. Concentración de equilibrio vs. Concentraciones iniciales

R R2 G.L. Rc

0.2066 0.0427 11 0.521

Fuente: elaboración propia.

Debido a la condición que R < Rc se acepta Ho (hipótesis nula) y se rechaza H1

(hipótesis alternativa), por lo tanto no existe correlación lineal en la tendencia gráfica

de la concentracion de equilibrio en función para la concentracion inicial en el acetato de

etilo.

Tabla XVII. Concentración de equilibrio vs. Concentraciones iniciales

R R2 G.L. Rc

0.9990 0.9981 11 0.521

Fuente: elaboración propia.

Debido a la condición que R > Rc se acepta H1 (hipótesis alternativa) y se rechaza

H0 (hipótesis nula), por lo tanto existe correlación lineal en la tendencia gráfica de la

concentracion equilibrio en función para la concentracion inicial en el etanol.

Tabla XVIII Concentración de equilibrio vs. Concentraciones iniciales

R R2 G.L. Rc

0.9991 0.9984 11 0.521

Fuente: elaboración propia.

Debido a la condición que R > Rc se acepta H1 (hipótesis alternativa) y se rechaza

H0 (hipótesis nula), por lo tanto si existe correlación lineal en la tendencia gráfica de la

concentración de equilibrio en función de la concentración inicial en el ácido acético.

Page 43: LFQ2

43

Tabla XIX Avance de reacción vs. Moles iniciales para el agua

R R2 Rc

0.8393 0.7045 0.521

Fuente: elaboración propia.

Debido a la condición que R > Rc se acepta H1 (hipótesis alternativa) y se

rechaza H0 (hipótesis nula), por lo tanto si existe correlación lineal en la tendencia

gráfica del avance de reacción en función de los moles iniciales para el agua.

Tabla XX Avance de reacción vs. Moles iniciales para el ácido acetato.

R R2 Rc

0.0721 0.0052 0.521

Fuente: elaboración propia.

Debido a la condición que R < Rc se rechaza H1 (hipótesis alternativa) y se acepta

H0 (hipótesis nula), por lo tanto no existe correlación lineal en la tendencia gráfica del

avance de reacción en función de los moles iniciales para el acetato de etilo.

Tabla XXI. Avance de reacción vs. Moles iniciales para el etanol.

R R2 Rc

0.9512 0.9049 0.521

Fuente: elaboración propia.

Debido a la condición que R > Rc se acepta H1 (hipótesis alternativa) y se rechaza

H0 (hipótesis nula), por lo tanto si existe correlación lineal en la tendencia gráfica de

avance de reacción en función de los moles iniciales para el etanol.

Tabla XXII. Avance de reacción vs. Moles iniciales para el ácido acético.

R R2 Rc

0.9546 0.9114 0.521

Fuente: elaboración propia.

Debido a la condición que R > Rc se acepta H1 (hipótesis alternativa) y se rechaza

H0 (hipótesis nula), por lo tanto si existe correlación lineal en la tendencia gráfica de

avance de reacción en función de los moles iniciales para el ácido acético.

Page 44: LFQ2

44

Tabla XXIII. Porcentaje de rendimiento vs. Moles iniciales para el agua.

R R2 Rc

0.8393 0.7045 0.521

Fuente: elaboración propia.

Debido a la condición que R > Rc se rechaza Ho (hipótesis nula) y se acepta H1

(hipótesis alternativa), por lo tanto si existe correlación lineal en la tendencia gráfica de

porcentaje de rendimiento en función de los moles iniciales para el agua.

Tabla XXIV Porcentaje de rendimiento vs. Moles iniciales para el acetato

R R2 Rc

0.0721 0.0052 0.521

Fuente: elaboración propia.

Debido a la condición que R < Rc se rechaza H1 (hipótesis alternativa) y se

acepta H0 (hipótesis nula), por lo tanto no existe correlación lineal en la tendencia gráfica

del porcentaje de rendimiento en función de los moles iniciales para el acetato de etilo.

Tabla XXV Porcentaje de rendimiento vs. Moles iniciales para el etanol

R R2 Rc

0.9512 0.9049 0.521

Fuente: elaboración propia.

Debido a la condición que R > Rc se acepta H1 (hipótesis alternativa) y se rechaza

H0 (hipótesis nula), por lo tanto si existe correlación lineal en la tendencia gráfica del

porcentaje de rendimiento en función de los moles iniciales para el etanol.

Tabla XXVI Porcentaje de rendimiento vs. Moles iniciales para el acético

R R2 Rc

0.6871 0.4722 0.521

Fuente: elaboración propia.

Debido a la condición que R > Rc se acepta H1 (hipótesis alternativa) y se rechaza

H0 (hipótesis nula), por lo tanto si existe correlación lineal en la tendencia gráfica del

porcentaje de rendimiento en función de los moles iniciales para el ácido acético.

Page 45: LFQ2

45

9.4.3. Análisis de Incertidumbre

Figura 1 Agua

Color Magnitud Física

Medida Instrumento Utilizado Porcentaje

Volumen Bureta 0%

Volumen Pipeta 100%

Fuente: Elaboración Propia.

Figura 2 Ácido acético

Color Magnitud Física

Medida Instrumento Utilizado Porcentaje

Volumen Bureta 0%

Volumen Pipeta 100%

Fuente: Elaboración Propia.

0%

100%

bureta

pipeta

0%

100%

bureta

pipeta

Page 46: LFQ2

46

Figura 3. Etanol

Color Magnitud

Física Medida Instrumento Utilizado Porcentaje

Volumen Bureta 0%

Volumen Pipeta 100%

Fuente: Datos Calculados

Figura 4. Acetato de etilo.

Color Magnitud

Física Medida Instrumento Utilizado Porcentaje

Volumen Bureta 0%

Volumen Pipeta 100%

Fuente: Datos Calculados

0%

100%

bureta

pipeta

0%

100%

bureta

pipeta

Page 47: LFQ2

47

9.4.4. Conclusiones del Análisis de error

1. La concentración de equilibrio, el avance de reacción y el porcentaje de

rendimiento, para el agua, etanol, ácido acético, acético demuestran que

éstas difieren significativamente entre sí ante un cambio de volumen

agregado.

2. La concentración de equilibrio (mol/L) de agua, etanol, ácido acético y

acetato de etilo presentó dependencia respecto a la concentración inicial.

3. La concentración de equilibrio (mol/L), así como el avance de reacción

(mol) del agua, etanol y ácido acético, presentó una dependencia lineal

con respecto a las concentraciones iniciales y los moles iniciales.

9.4.5. Planteamiento de acciones correctivas

1. Es necesario realizar repeticiones en el agua, acetato de etilo, ácido

acético y etanol para que los datos sean estadísticamente aceptables.

2. Tomar alícuotas de un volumen mayor a 2mL para obtener medidas más

precisas de masa.

3. Medir la temperatura de las soluciones antes de llevar la titulación.