lfq2
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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
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
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.
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
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.
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.
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
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)
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)
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)
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
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
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
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
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)
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)
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)
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
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)
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
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.
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
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.
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%.
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
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.
29
9. APÉNDICE
9.1 Datos originales
30
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
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.
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.
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.
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.
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
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
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.