dETERGENTE, 2,4 DINITROFENILHIDRAZINA

EXPERIMENTO I
SULFONACIÓN DE DODECILBENCENO
PREPARACIÓN DE UN DETERGENTE
OBJETIVOS
a) Efectuar una sulfonación sobre un anillo aromático sustituido, como ejemplo de
sustitución electrofílica aromática para obtener un ácido arilsulfónico.
b) Llevar a cabo la neutralización del ácido arilsulfónico para obtener un detergente.
c) Observar el fenómeno de detergencia.
REACCIÓN
C12H25
C12H25
C12H25
H2SO4
NaOH
SO3
+
SO3H
Ác. Dodecilbencensulfónico
Dodecilbenceno
SO3-Na+
Dodecilbencensulfonato
de sodio
C12H25
C12H25
+
SO3H
H2O
CH2CH2OH
N CH2CH2OH
CH2CH2OH
SO3
Trietanol amina
CH2CH2OH
H N CH2CH2OH
CH2CH2OH
Dodecilbencensulfonato de
trietanolamonio
MATERIAL
Embudo de separación c/tapón
Matraz Erlenmeyer 250 mL
Vaso de precipitados 250 mL
Termómetro de -10ºC a 400ºC
Vaso de precipitados 150 mL
Buchner c/alargadera
Probeta de 25 mL
SUSTANCIAS
Dodecilbenceno
NaOH al 40 %
10 g
20 mL
1
1
1
1
1
1
1
Kitazato 250 ml c/manguera
Lentes de protección
Espátula
Agitador de vidrio
Vidrio de reloj
Pinzas de 3 dedos c/nuez
Recipiente p/baño maría
1
1
1
1
1
1
1
Oleum (33% SO3)
Trietanolamina
5.5 mL (10.6 g)
5g
29
INFORMACIÓN : SUSTITUCION ELECTROFÍLICA AROMATICA. REACCION
DE SULFONACIÓN
La reacción de sulfonación ocurre a través de una sustitución electrofílica aromática
que es una de las mejores formas de introducir grupos funcionales dentro de un anillo
aromático. Esta reacción consiste en la “sustitución” de un hidrógeno del sistema aromático
por un electrófilo, y representa la reacción más importante que sufren estos sistemas. Como
sabemos el anillo de benceno es un sistema rico en electrones lo cual le permite reaccionar con
reactivos deficientes en electrones (reactivos electrofílicos).
Mediante este metodología se pueden introducir grupos tales como
R
-NO2, -SO3, -Cl, -Br, -R, -C O
en otras palabras se puede nitrar, sulfonar, halogenar, alquilar, y acilar respectivamente.
En la reacción de sulfonación del benceno, éste se hace reaccionar con ácido sulfúrico fumante
(oleum) para dar el ácido bencensulfónico, se ha sustituido un hidrógeno por un grupo -HSO3
y representa la reacción de sulfonación de anillos aromáticos.
+
SO3
Trióxido
de azuf re
25°
H2SO4
conc.
SO3H
Acido B encensulf ónico
Los grupos alquilo en un anillo aromático tienen un efecto activante y dirigen la
sustitución electrofílica en las posiciones orto y para. Cuando los alquilbencenos se someten a
una reacción de sulfonación la velocidad de formación del producto es mayor que si se
utilizara benceno como tal. Generalmente el producto que se obtiene se encuentra sulfonado
sólo en la posición para debido al impedimento estérico que ejerce el grupo alquilo.
Esta reacción procede por un mecanismo típico de una sustitución electrofílica
aromática (SEA) el cual se puede visualizar en tres etapas principalmente:
30
(a) formación del electrófilo,
(b) ataque de los electrones  del benceno a este electrófilo y
(c) desprotonación del catión intermediario.
Cuando se utiliza unicamente ácido sulfúrico, el electrófilo (SO3) se genera por
deshidratación y la reacción requiere de temperaturas más altas (170-180°C). Una vez que el
trióxido de azufre se generó este es atacado por los electrones de la nube  del sistema
aromático para formar un intermediario catiónico el cual se estabiliza por resonancia. El
complejo formado es llamado complejo de Wehland . Finalmente la desprotonación de este
intermediario regenera el sistema aromático.
MECANISMO DE REACCIÓN
Electrofilo
O
HO
S
O
O
H + HO
O
S
O
+
H2O
OH
O
S
O
+ HSO4
H
H3O + SO3 + HSO4Trióxido de
azuf re
O
Acido sulf úrico
Formación del trióxido de azufre ( electrófilo)
por deshidratación del ácido sulfúrico
O
Ataque en posiciónPara
S
H
O
O
O-
O
S
H
O
O
-
O
S
H
O
-
O
S
Grupo alquilo,
orientador
orto y para
O
O
Trióxido de
azuf re
R
R
Complejo sigma estabilizado por resonancia
Ataque de la nube al
electrófilo
-
HSO4-
O
O
O
S
H
-
O-
R
R
R
O
S
-
-
O
R
complejo
O
H
O
S
OH
R
Acido bencensulf ónico
Protonación
perdida de un protón para
regenerar el sistema aromático
31
PROCEDIMIENTO
Coloque 10 g (11.4 mL) de dodecilbenceno en un matraz Erlenmeyer de 125 mL. Con
un embudo de separación agregue gota a gota y con agitación 10.6 g (5.5 mL) de óleum (de
preferencia de densidad 1.9) al dodecilbenceno. Mantenga la temperatura entre 40-45ºC (el
tiempo de adición debe ser de aproximadamente 30 min.). Una vez terminada la adición del
óleum, caliente la mezcla de reacción en baño maría a 50ºC durante 5 min. (agitando). Deje
enfriar la mezcla a temperatura ambiente y viértala al embudo de separación dejándola reposar
hasta que se separe en dos fases. Deseche la capa inferior (ácido sulfúrico acuoso). Neutralice
cuidadosamente las 2/3 partes del ácido dodecilbencensulfónico obtenido, agregando gota a
gota una solución de sosa 40%. La parte restante neutralícela con trietanolamina siguiendo el
mismo procedimiento a fin de obtener un detergente líquido.
ANTECEDENTES
a) Efecto de un radical alquilo como sustituyente del anillo en una reacción de sustitución
electrofílica aromática (SEA).
b) Estudiar el mecanismo de la sulfonación y escribir la reacción que se efectúa con el
dodecilbenceno.
c) Escribir las reacciones que se llevan a cabo en la formación de los subproductos posibles.
d) Buscar en la bibliografía en qué consiste el fenómeno de la detergencia, a qué productos se
les llama detergentes y cuál es la diferencia entre éstos y los jabones.
e) Describir a que se llama detergentes biodegradables y escribir su estructura.
f) Reacciones de neutralización.
g) Describa el diagrama de flujo (indicando el equipo) para la manufactura de un detergente.
h) ¿Qué tipos de aditivos adicionales se utilizan en la fabricación de un detergente y cuál es la
función de cada uno de ellos?
i) Determine la estequiometría de la reacción en moles.
h) ¿Qué es el óleum y cual es el equipo de protección necesario para trabajar con él?
CUESTIONARIO
1.- ¿Qué tipo de detergente obtuvo ?
2.- ¿Como observó el fenómeno de detergencia ?
3.- Describa con reacciones la obtención de un detergente a partir de benceno y un polímero de
propileno.
4.- ¿Cuál es la importancia de mantener la temperatura entre 40-45ºC?
5.- ¿Por qué se debe calentar 5 min. a 50ºC?
6.- ¿Considera que la agitación durante el tiempo de reacción es determinante, diga si o no y
por qué?
7.- ¿En caso de no tener óleum podría haber realizado la reacción con ácido sulfúrico
concentrado ?
8.- Explique sus resultados en términos de los cálculos estequiométricos de la reacción.
32
9.- Indique, ¿cuál es la diferencia entre los siguientes detergentes?
A)
SO3-Na+
B) CH3(CH2)nCH2SO3-Na+
C) CH3(CH2)nCH
SO3-Na+
CH3
10.- En la obtención de detergentes qué desechos cree usted que resulten del proceso ?, ¿antes
de eliminarlos se pueden aprovechar?, si no son aprovechables ¿cómo se eliminarían y qué
daños ecológicos pueden causar de no tratarse?
11.-Pasos claves de una sustitución electrofílica aromática.
BIBLIOGRAFÍA
a) Grau Gebelli Ángel
Diseño de planta para la obtención de ácido dodecilbencensulfónico
Tesis Facultad de Química (1960)
b) Pavia D. L.
Introduction to Organic Laboratory Techniques
Ed. W. B. Sauders Co.
Philadelphia (1976 )
c) Morrison R. T. y Boyd R. N.
Química Orgánica
Ed. Addison-Wesley Iberoamericana
E. U. A. (1990)
33
PREPARACIÓN DE UN DETERGENTE.
DODECILBENCENO
1)AGREGAR EL OLEUM GOTA A GOTA ,
AGITANDO Y MANTENIENDO LA TEMPERATURA ENTRE (40 Y 45 ) .
2) CALENTAR DURANTE 5 MIN. A 50
A BAÑO MARÍA, CON AGITACIÓN.
3) DEJAR ENFRIAR A TEMPERATURA
AMBIENTE Y SEPARAR LAS FASES.
FASE INFERIOR
FASE SUPERIOR
ÁCIDO DODECILBENCENSULFÓNICO
SOLUCIÓN DE
ÁCIDO SULFÚRICO
D1
2/3 PARTES
1) AGREGAR
NaOH AL
40% HASTA
pH 7-8
2) FILTRAR
líquido
1/3 PARTE
TRIETANOLAMINA
pH = 7-8
DETERGENTE
LÍQUIDO
sólido
H2O, NaOH
D2
DETERGENTE
SÓLIDO
D1, se neutraliza con D2, y antes de desechar al
drenaje, asegure que la solución sea neutra.
34
EXPERIMENTO II
SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA AROMÁTICA
OBTENCIÓN DE 2,4 DINITROFENILHIDRAZINA Y
2,4 DINITROFENILANILINA.
OBJETIVOS
a) Ilustrar una reacción de sustitución nucleofílica aromática.
b) Obtener 2,4-dinitrofenilhidrazina y 2,4-dinitrofenilanilina, a partir de la reacción de
2,4-dinitroclorobenceno con hidrazina y con anilina respectivamente.
REACCIÓN
Cl
NHNH2
NO2
NO2
NH2NH2
hidrazina
NO2
2,4-dinitroclorobenceno
NH2
NO2
2,4-dinitrofenilhidrazina
p.f = 200 oC
H
N
anilina
O2N
NO2
2,4-dinitrofenilanilina
p.f.=159 oC
MATERIAL
Agitador de vidrio
Probeta 25 mL
Buchner c/alargadera
Vaso de precipitados 250 mL
Pinza de 3 dedos c/nuez
Guantes de hule
Lentes de protección
1
1
1
1
1
1
1
Espátula
Recipiente p/baño
Kitasato 250 mL c/manguera
Baño de agua eléctrico
Embudo de vidrio
Termómetro de -10 a 400ºC
Pipeta graduada 5 mL
1
1
1
1
1
1
1
35
SUSTANCIAS
2,4-dinitroclorobenceno 1 g
Etanol 96º
20 mL ( 16 g )
Hidrato de hidrazina 1,4 mL ( 1.5 g )
Anilina técnica
1 mL ( 1.1 g )
INFORMACIÓN : LA OBTENCIÓN DE 2,4-DINITROFENILHIDRACINA Y 2,4DINITROFENILANILINA, UNA REACCIÓN DE SUSTITUCION NUCLEOFÍLICA
AROMÁTICA.
La sustitución de un halógeno por un nucleófilo en un halogenuro de arilo (1) que no
tiene grupos electroatractores como sustituyentes es muy difícil. El anillo aromático como ya
sabemos es un sistema rico en electrones, lo que le dificulta reaccionar con reactivos que
también son ricos en electrones.
Cl
+
250°
-
OH
NO HAY REACCION
1
Sin embargo cuando hay grupos electroatractores especialmente grupos nitro en
posición orto o para a el halógeno la sustitución nucleofílica toma lugar con relativa facilidad.
Este cambio de reactividad del anillo aromático es debido a que los grupos nitro además de
que hacen menos rico en electrones a el anillo (por ser un grupo electroatractor), estabilizan la
carga negativa por efecto inductivo (con el nitrógeno cargado positivamente) y por efecto de
resonancia (con un doble enlace parcial C=N).
HALOGENO
Nu
X
X
+
Nu
+
-
Nu
-
X
NUCLEOFILO
+
N
O
NO2
+
-
O
-
O
N
-
O
DOBLE ENLACE C=N
ESTABILIZACION POR
RESONANCIA
El mecanismo de la Sustitución Nucleofílica Aromática (SNA) puede ser descrita como
un proceso de Adición-Eliminación, donde primero se adiciona el nucleófilo y en una segunda
etapa se elimina el grupo saliente, el cual normalmente es un halógeno. Esta reacción “no” es
una Sustitución Nucleofílica bimolecular (SN2) donde el nucleófilo entra a 180° con respecto a
el grupo saliente en un proceso concertado.
36
MECANISMO DE REACCIÓN
BASE
B
H
RNH2
-
O
+
N
-
O
NHR
+
X
N
X
-
O
O
+
N
+
O
N
-
O
-
O
O
Ataque del Nucleófilo a el
anillo aromático
O
NHR
Desprotonación del intermediario
por una base que puede ser la
misma hidracina
-
O
+
NHR
+
N
N
X
-
O
+
N
O
X
-
O
-
+
N
-
H
+
B
O
-
O
O
Intermediario aniónico formado del
ataque del nucleófilo a un halogenuro
de arilo
-
O
NHR
O
+
N
+
X
-
O
N
NHR
+
-
X
-
O
+
N
+
O
N
-
O
-
O
O
Pérdida del ión cloruro
como grupo saliente
37
PROCEDIMIENTO
a) 2,4-dinitrofenilhidrazina ( p.f. 200 °C )
En un matraz erlenmeyer de 50 mL disuelva la cantidad necesaria de 2,4dinitroclorobenceno en 5 mL de etanol. Con agitación constante agregue gota a gota 1.4 mL de
hidrato de hidrazina; al terminar la adición caliente la mezcla ( sin que hierva ) por 10 min.
Enfríe y filtre al vacío. El precipitado se lava en el mismo filtro con 3 mL de alcohol tibio 4050ºC, luego con 3 mL de agua caliente. Seque el precipitado al vacío y calcule rendimiento.
Determine punto de fusión.
b) 2,4-dinitrofenilanilina ( p.f. 159 °C )
Coloque en un matraz erlenmeyer de 50 mL, 10 mL de etanol, la cantidad necesaria de
2,4-dinitroclorobenceno y 1 mL de anilina sin dejar de agitar.
Caliente la mezcla de reacción en baño maría durante 15 min. ( sin llegar a ebullición)
con agitación constante. Filtre al vacío el sólido formado, recristalice su producto con etanol y
determine el rendimiento práctico.
ANTECEDENTES
a) Sustitución nucleofílica aromática, condiciones necesarias para que se efectúe.
b) Comparación de estas condiciones con las que se requieren para efectuar una sustitución
electrofílica aromática.
c) Utilidad de la sustitución nucleofílica aromática.
d) Diferencias con la sustitución nucleofílica alifática.
e) La cantidad de 2,4-dinitroclorobenceno que deberán reaccionar con 1.4 mL de hidrato de
hidrazina es de 1 g. Haga sus cálculos y explique sus resultados en términos de su reacción el
porqué de esta cantidad. Recuerde que el hidrato de hidrazina viene en una presentación al 55
% y además es un hidrato, esto es que contiene entre 2 y 3 moléculas de agua.
f) La cantidad de 2,4-dinitroclorobenceno que deberán reaccionar con 1 mL de anilina es de 1
g. Recuerde además que la anilina es grado técnico. Haga sus cálculos y explique los
resultados en términos de su reacción.
g) Toxicidad de reactivos y productos.
CUESTIONARIO
1.- Escriba la fórmula de tres compuestos aromáticos que puedan ser susceptibles de sufrir una
sustitución nucleofílica aromática, fundamente su respuesta.
2.- ¿En qué posición debe encontrarse el grupo saliente con respecto a los grupos atractores de
electrones ?.
3.- ¿Qué sustituyentes son buenos grupos salientes y por qué?
4.- Explique sus resultados en términos de los cálculos estequiométricos y de la reacción.
6.- Mencione los usos de 2,4-dinitrofenilhidrazina y 2,4-dinitrofenilanilina.
38
7.- Indique los fabricantes en México de las materias primas de esta reacción.
8.- ¿Qué sustancias se encuentran en los efluentes líquidos de la reacción, y cómo deben ser
tratados antes de eliminarlos ?
BIBLIOGRAFÍA
a) Vogel, A. I.
Elementary Practical Organic Chemistry, Part. 1
Small Scale Preparations.
Longmans. 2a.ed. 3a. impr.
London. ( 1970 )
pp. 308
b) Helmkamp, G. K. & Johnson Jr. H. W.
Selected Experiments in Organic Chemistry
Freeman & Co. Inc.
London ( 1964 )
pp. 108
c) Morrison, R. T. & Boyd, R. N.
Química Orgánica
Ed. Addison-Wesley Iberoamericana, S.A.
E. U. A. ( 1990 )
d) Gould, E. S.
Mechanism and Structure in Organic Chemistry
Holt, Rinehart and Winston
U.S.A. ( 1959 )
pp. 452
39
OBTENCIÓN DE 2,4 DINITROFENILHIDRAZINA
2,4-Dinitroclorobenceno
EtOH
1)Agitar
2)Hidrato de hidrazina
3)Calentar
4)Enfriar y f iltrar
Sólido
Líquido
1)Lavar con alcohol tibio
2)Lavar con agua caliente
Sólidos
Hidrazina
2,4-Dinitroclorobenceno
Líquidos
D1
2,4-Dinitrofenilhidrazina
Etanol
Agua
D2
DI= ¡RESIDUO TOXICO! Puede contener 2,4 -dinitroclorobenceno,
se absorve por via oral , cutánea y respiratoria. El hidrato de hidrazina
es corrosivo y produce cáncer en animales
Evite usar exceso de este reactivo. Guarde el desecho para mandarlo
a incineración.
D2= También puede contener 2,4-dinitroclorobenceno
hidrazina, por tanto tiene el mismo tratamiento que D1.
40
2,4 DINITROFENILANILINA
2,4-Dinitroclorobenceno
Anilina
Sólidos
1) Agitar
2) Calentar 15 min.
3) Filtrar
Líquidos
D1
2,4 Dinitro
fenilanilina
Sólido
2,4-Dinitrof enilanilina
1) Recristalizar con etanol
2) Filtrar
Líquido
D2
41
42
EXPERIMENTO III
CINÉTICA QUÍMICA. VELOCIDAD DE LA
REACCIÓN DE HIDRÓLISIS DEL CLORURO DE ter-BUTILO.
OBJETIVO
a) Determinar la velocidad de reacción de la hidrólisis de un halogenuro de alquilo,
variando la composición de la mezcla etanol-agua
b) Identificar en cual de las mezclas de etanol-agua, la velocidad de la hidrólisis es
mayor.
REACCIÓN
CH3
H3C
C
CH3
Cl
+
H2O
CH3
H3C
C
OH
+
HCl
CH3
Alcohol ter-butílico
Cloruro de ter-butilo
MATERIAL
Embudo de separación con tapón.
Portatermómetro
Recipiente de peltre
Termómetro de -10 a 400ºC
Vaso de precipitados 250 mL
Matraz aforado 100 mL
Pipeta volumétrica 10 mL
Bureta graduada 50 mL
Embudo de vidrio
Espátula
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Matraz pera de una boca
"T" de destilación
Refrigerante c/mangueras
Colector
Probeta graduada 25 mL
Matraz Erlenmeyer 125 mL
Pinzas de 3 dedos c/nuez
Propipeta
Tapón de corcho ( núm .5 )
Resistencia eléctrica
1
1
1
1
1
3
3
1
1
1
Solución de carbonato de
Sodio al 10%
Agua destilada
Sulfato de sodio anhidro
Cloruro de calcio
10 mL
40 mL
1g
4g
SUSTANCIAS
Alcohol ter-butílico
Etanol 96º
HCl conc.
Fenolftaleína
NaOH 0.05N
12 mL
70 mL
36 mL
0.1 g
25 mL
43
INFORMACIÓN : SUSTITUCION NUCLEOFÍLICA UNIMOLECULAR
Un mecanismo de reacción es una descripción detallada, del proceso que ocurre
cuando los reactivos se convierten a productos.
La Cinética Química es una parte de la Fisicoquímica que estudia la rapidez con que
ocurren las reacciones o transformaciones químicas. Permite estudiar el mecanismo nos
proporciona una medida de las velocidades de reacción; y una indicación sobre el número y la
naturaleza de las moléculas que intervienen en la reacción. La temperatura y concentraciones
de los reactivos deben ser controladas con precisión en los experimentos. Al transcurrir la
reacción se pueden determinar la disminución o el aumento de reactivo o producto en función
del tiempo transcurrido.
La interpretación de los resultados experimentales junto con la expresión matemática,
conduce a una mejor comprensión del mecanismo de reacción.
La reacción de un halogenuro de alquilo terciario con un nucleófilo para dar la
sustitución, generalmente procede por un mecanismo SN1, donde S significa sustitución, N
nucleofílica y 1 que es unimolecular. Unimolecular significa que el paso determinante de la
velocidad de reacción depende de la concentración de solo uno de los reactivos.
-
R3 X + Nu
-
R3Nu + X
Velocidad = k [R3 X]
ESQUEMA 1
En este tipo de reacciones el paso lento o determinante es la formación del carbocatión por la
pérdida del grupo saliente. Debido a que la estabilidad de los carbocationes o, lo que es lo
mismo, a la facilidad con que se forman es terciario>secundario>primario, este mecanismo se
presenta con mayor frecuencia en carbonos terciarios. En este caso el nucleófilo no necesita
ser muy fuerte, ya que la parte difícil de la reacción (formación del carbacatión) ocurre antes
de que este ataque.
44
REACCION SUSTITUCION
SUSTITUCION
GRUPO SALIENTE
Por ejem. un halógeno
R
R
R'
C
X
-
Nu
+
R''
SN1
R'
C
Nu
+
-
X
R''
NUCLEOFILO
CARBONO DE HALOGENURO
TERCIARIO
MECANISMO DE REACCION
R
R'
C
R
X
LENTO
R'
C
R''
+
-
X
R''
SEPARACION DEL GRUPO SALIENTE
PARA PRODUCIR UN CARBOCATION.
Etapa determinante de la velocidad de reacción
R
R'
C
R''
R
+ Nu
R'
C
Nu
R''
ATAQUE DEL NUCLEOFILO AL CARBOCATION PARA
FORMAR EL PRODUCTO
El efecto del disolvente en las reacciones SN1 se debe principalmente a la estabilización del
carbocatión por solvatación.
Los disolventes polares como agua, metanol y dimetilsulfóxido entre otros, son eficaces en la
solvatación de los iones, pero la mayoría de los éteres e hidrocarburos que son disolventes no
polares son deficientes.
45
PROCEDIMIENTO
a) Obtención de cloruro de ter-butilo
Coloque en un matraz de 125 mL con tapón 12 mL de ter-butanol, 36 mL de HCl, 4 g
de cloruro de calcio y mézclelos con agitación vigorosa durante 15 min. Transfiera el
contenido del matraz a un embudo de separación, deje reposar la mezcla hasta la separación de
las fases, elimine la fase inferior ( fase correspondiente al HCl residual ), lave dos veces el
cloruro de ter-butilo con 5 mL de carbonato de sodio al 10% (el cloruro de ter-butilo queda
en la parte superior). Seque el cloruro de ter-butilo con sulfato de sodio anhidro y purifíquelo
por destilación simple ( calentar a baño maría ). Recoja la fracción que destila entre 42 - 45ºC
en baño de hielo.
b) Hidrólisis del cloruro de ter-butilo
La hidrólisis del cloruro de ter-butilo se llevará a cabo variando la composición de la
mezcla etanol-agua de acuerdo al siguiente cuadro:
Etanol
0
20
40
50
60
80
96
Agua
100
80
60
50
40
20
4
c) Determinación de la constante de velocidad de la hidrólisis del cloruro de ter-butilo.
Coloque 1 mL del cloruro de ter-butilo recién destilado y seco, en un matraz aforado
de 100 mL, afore con una mezcla de etanol-agua (
) ( alcohol de 96º y agua destilada ) y
empiece a contar el tiempo de reacción. Cada 2 minutos tome una alícuota de 10 mL y titule
con NaOH 0.05 N, usando fenolftaleina como indicador ( cuando la solución vire a rosa y se
mantenga un minuto, la titulación habrá terminado ). Realice un total de 8 a 9 titulaciones y
anote los resultados en el siguiente cuadro:
Tiempo
de
reacción
vol.
NaOH
x= Conc.
Cl ter-butilo
( a-x )
a/( a-x )
log a/(a-x)
K
2 min.
4 min.
6 min.
46
8 min.
10 min.
12 min.
14 min.
16 min.
18 min.
20 min.
Calcule la constante de velocidad k para los distintos valores de "t" utilizando la
siguiente fórmula:
k=2.3 log a/a-x (1/t)
a = concentración inicial de cloruro de ter-butilo en moles /litro = 1 ml  0.85 (
densidad del cloruro de ter-butilo )  10/92 ( peso molecular del cloruro de ter-butilo )= 0.092
mol/L.
x = vol. de NaOH ( sosa )  Normal./10 = mol/L de cloruro de ter-butilo transformado
en el tiempo "t".
Para encontrar el valor de k por el método gráfico, construya la gráfica de log (a/a-x)
vs tiempo, cuya pendiente es igual a m=( Y2-Y1 )/( X2-X1 ) y nos da un valor de 2.3 m .
Para determinar el valor de k, utilice solo aquellos en que la pendiente es positiva.
Formule conclusiones de acuerdo a los datos experimentales de todo el grupo,
graficando k vs la composición de la mezcla de etanol-agua.
ANTECEDENTES
a) Cinética Química
b) Expresión de velocidad de una reacción.
c) Orden de reacción.
d) Influencia de la concentración de los reactivos en la velocidad de una reacción.
e) Ecuaciones cinéticas de las reacciones de 1er y 2do Orden.
f) Gráficas de velocidad para las reacciones SN1 y SN2
g) Efecto de la temperatura en la velocidad de la reacción.
h) Mecanismo de obtención e hidrólisis del Cloruro de ter-butilo.
i) Propiedades físicas, químicas y toxicidad de reactivos y productos.
CUESTIONARIO
1.-Después de obtener el cloruro de terbutilo, el producto debe lavarse con solución de
bicarbonato de sodio, ¿cual es la razón de hacerlo? ¿podría utilizar solución diluida de sosa?
2.- ¿Cómo detecta que la reacción de hidrólisis del cloruro de ter-butilo se está llevando a
cabo?
3.- ¿En términos de que variables se determina la velocidad de reacción?
4.- De acuerdo a los resultados gráficos obtenidos diga ¿que tipo de cinética sigue la reacción?
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5.- ¿Contiene el experimento algún procedimiento para la verificación del mecanismo?
6.- Con base en la respuesta anterior describa el mecanismo a través del cual se lleva a cabo la
reacción ?.
7.- ¿Como hizo los cálculos para obtener las mezclas de etanol-agua propuestas ?
8.- ¿Cuál es la velocidad de la reacción que se observa al utilizar como disolventes solo agua
en el primer caso y solo etanol en el segundo?
9.- ¿Por qué la reacción se lleva a cabo a temperatura ambiente en lugar de a temperaturas
elevadas?
10.- ¿Cómo varía la velocidad de reacción al utilizar las diferentes composiciones de etanol
agua? .
11.- De una explicación coherente a la respuesta anterior.
BIBLIOGRAFÍA
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Cinética de reacciones. Vol. 1
Ed. Alhambra
Madrid, España ( 1971 )
pp. 1-20, 19-29.
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Química Orgánica.
Ed. Addison-Wesley Iberoamericana, S. A.
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4. Moore A. J. y Dalrymple D. L.
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5. Mc Murry, John
Química Orgánica , 3ra. Edición
Grupo Editorial Iberoamérica
E.U.A ( 1994 )
pp. 342-48.
48
OBTENCIÓN DE CLORURO DE
t-Butilo.
ter-butanol , HCl , CaCl 2
Agitar 15 min.
Fase orgánica
Fase acuosa
HCl
Cloruro de ter-butilo
Agua , HCl
D1
Lavar con Na2CO 3 (10%)
Fase
Orgánica
Líquido
Fase
Acuosa
Secar con Na2SO4
NaCl , H 2O
Sólido
Cloruro de
ter-butilo
D2
Na 2SO4, H2O
D3
Destilar
Destilado
Residuos
destilado
D4
Cloruro de
ter-butilo
Agregar H2O y
Etanol
Determinar la
Constante
NaCl, Agua ,
ter-butanol, Etanol
D5
D1, D3 : Determine pH, neutralice y deseche por el drenaje.
D2 : Sí contiene terbutanol, destile el agua y mande a incineración el residuo.
D4 : Mande a incineración el residuo
D5 : Recupere el etanol por destilación, neutralice el residuo y deséchelo por el
drenaje.
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