CINÉTICA DE SAPONIFICAÇÃO DO ACETATO DE ETILA

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ-UFPR 
SETOR DE CIÊNCIAS EXATAS 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
CQ052- FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL III 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CINÉTICA DE SAPONIFICAÇÃO DO ACETATO 
DE ETILA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ALUNOS: 
AMANDA PRESTES SERPE 
LAÍS CRISTINA JULIATTO 
MATEUS SABATKE 
RAFAEL JOSÉ DA SILVA 
RAYSSA PEREIRA DE JESUS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CURITIBA 
AGOSTO 2019 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
De forma geral a reação de saponificação é uma reação entre um éster 
derivado de ácido carboxílico com uma base levando a um sal orgânico, conhecido 
como sabão e um glicerol, conforme pode ser verificado no esquema da figura 2. 
Das bases mais utilizadas para essa produção temos o NaOH, que leva a um sabão 
mais duro e o KOH para um sabão mais mole. 
A reação de saponificação é conhecida mundialmente e foi realizada muito 
antes dos conhecimentos de química estarem desenvolvidos. Apesar da primeira 
fabricação de sabão não poder ser datada, uma vez que o processo de fabricação 
do sabão possivelmente constituía de esquentar gordura animal contaminada com 
cinzas, que pode ter ocorrido durante qualquer etapa do desenvolvimento humano. 
Contudo foram encontrados indícios na Babilônia da produção de sabão por volta de 
2800 A.C, também é conhecido que os egípcios utilizavam receitas de fabricação de 
sabão, encontradas em papiros que datam de 1550 A.C, outros papiros dessa 
mesma época relatam usos do sabão para tratamento de doenças. 
Com o passar do tempo o sabão passou a ser utilizado como artigo de luxo 
na europa, e por volta de 1791 ​Nicolas Leblanc descobriu a fabricação em alta 
escala do sabão, ao reagir cloreto de sódio com gordura. 
 
Figura 1: Imagem Ilustrativa do Sabão 
Um dos casos práticos em que é observado o fenômeno da saponificação é a 
Saponificação Cadavérica, um processo pelo qual o corpo humano se transforma 
numa espécie de sabão. Consiste na transformação da gordura dos tecidos em 
adipocera - substância amarelo-clara, semelhante a cera ou queijo, com um odor 
rançoso e desagradável. Os lipídios são transformados em sabão e o corpo 
transforma-se numa massa pastosa e, em muitos, casos sem forma. Há uma 
transformação gordurosa e calcária do cadáver. O processo ocorre devido á 
propriedades do próprio cadáver e do local onde o corpo está mantido. Algumas 
dessas propriedades são: a idade; obesidade; causa mortis como por intoxicação 
pelo álcool e pelo fósforo.. E acerca do local, em geral é úmido ou meio semi-líquido 
com água que se escoa e se renova ou solo argiloso que retém a água, ricos em 
sais de cálcio. Transformando o terreno ao redor da cova, numa espécie de tanque 
de conservação. O processo se dá basicamente pela transformação das gorduras 
corporais em glicerinas e ácidos graxos e estes, por sua vez, se combinam com 
álcalis originando sabões amoniacais e alcalinos terrosos. Posteriormente estes se 
transformam em sabões calcários, por ação dos sais da água, adquirindo o cadáver 
uma maior resistência à decomposição. 
 
 
Figura 2: Esquema da reação de saponificação 
 
Um éster muito interessante de ser estudado, bem como sua reação de 
saponificação é o acetato de etila, por ser um éster simples, de fácil obtenção, 
comumente obtido pela reação entre o etanol e o ácido acético e também de larga 
aplicação, podendo ser utilizado como solvente orgânico em thinners, lacas, tintas, 
vernizes e resinas alquídicas, também utilizado em adesivos a base de acetato de 
polivinila, policloropreno e borracha clorada, além de perfumes e aromas para 
obtenção de toque frutais. 
A cinética da reação de saponificação do acetato de etila é amplamente 
estudada e conhecida na literatura, recentemente K. Das, Et al (2011) utilizaram 
métodos envolvendo condutividade da solução por sensores de pulso para obterem 
a constante de velocidade da reação em diferentes temperaturas, sendo esse valor 
igual a 0,164 L.mol​-1​.s ​-1​. 
Outro experimento publicado por ​Julio F. Mata-Segreda (2002), notificou a 
influência da presença de deutério na solução onde a reação é feita, obtendo 
valores da constante de velocidade para diferentes frações de D​2​O em H​2​O na 
temperatura de 30ºC, que variaram de 0,122 a 0,160 L.mol​-1​.s​-1​. 
 
 
 
 
 
Figura 3: Esquema experimental do artigo citado sendo 1: sonda de condutividade; 
2: porta osciladora lógica; 3: Agitador vertical; 4: recipiente de reação; 5: unidade de 
controle de velocidade; 6: suporte do recipiente de reação; e 7: banho de 
temperatura. 
 
 
2. OBJETIVOS 
 
● Determinar a constante de velocidade de saponificação do acetato de etila; 
● Titular alíquotas retiradas do meio reacional a tempos pré-determinados; 
● Medir a concentração de hidroxila em vários tempos diferentes de reação; 
● Construir gráfico Inverso da Concentração vs Tempo e obter-se a constante 
por regressão linear. 
● A partir do coeficiente linear, calcular o valor inicial da concentração de 
hidroxila e conferir com o valor de referência. 
 
 
3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 
3.1 MATERIAIS 
 
- Solução de acetato de etila 0,02 molL-1 
- Solução de hidróxido de sódio 0,02 molL-1 
- Solução de HCl 0,02 molL-1 
- Indicador fenolftaleína 
- 1 Bureta de 50 mL 
- 6 Erlenmeyer de 250 mL 
- 1 Erlenmeyer de 500 mL 
- 2 Provetas de 250 mL 
- 1 Pipeta graduada de 50 mL 
- 1 Pipeta volumétrica de 25 mL 
- Cronômetro 
 
3.2 MÉTODO 
 
Primeiramente, transferiu-se 30 mL de HCl 0,02 molL-1 em cada um 
dos 5 Erlenmeyer de 250 mL. 
Em seguida, no Erlenmeyer de 500 mL, colocou-se 100 mL da solução 
de acetato de etila adicionando a ela 100 mL da solução de NaOH utilizando 
uma proveta. No momento da adição, iniciou-se a contagem do tempo e 
agitou-se levemente o Erlenmeyer. 
Retirou-se uma alíquota de 25 mL, com o auxílio de uma pipeta 
volumétrica, do meio reacional aos tempos de 2, 5, 10, 20 e 30 minutos de 
reação, transferindo - a para cada um dos Erlenmeyer de 250 mL contendo 
HCl. 
À medida que foram feitas as adições nos determinados tempos, cada 
solução foi titulada com NaOH 0,02 molL-1 usando Fenolftaleína como 
indicador, aproximadamente três gotas. Os volumes de hidróxido utilizados 
foram anotados para cada titulação, completando a tabela 1. A cor de 
viragem é levemente rosada. 
 
 
Figura 4- Exemplificação da titulação das alíquotas 
 
 
4. ​RESULTADOS 
 
Os dados obtidos no experimento encontram-se na tabela 1. Para obtê-los 
foram retiradas alíquotas de 25 mL da mistura reacional (acetato de etila e hidróxido 
de sódio) durante certos intervalos de tempo e esta alíquota foi adicionada em um 
erlenmeyer contendo 30 mL de HCl 0,02 mol L​-1 ​para que a reação cessasse, pois o 
OH​-1 é neutralizado. Desta forma, foi possível titular o excesso de HCl com NaOH 
(0,02 mol L​-1​) para descobrir a quantidade de OH​-1 na alíquota, de acordo com as 
expressões abaixo. 
n ​HCl ​= 0,030 L x 0,02 mol L​-1​ = 6,0x10​-4​ mol ​ [equação 1] 
 
n​titulante​ = Volume de NaOH x 0,020 mol L​-1 ​ [equação 2] 
 
n​OH- ​alíquota = n​HCl​ ​- n​titulante​​ [equação 3] 
 
[OH​-1​] alíquota = n​OH- ​alíquota / 0,025 L ​ [equação 4] 
 
A mesma quantidade de HCl foi utilizada para todas as alíquotas mas em 
tempos diferentes, a partir daí calculou-se a quantidade de matéria do titulante 
NaOH que reagiu com o excesso de HCl e, então, pela diferença, encontrou-se a 
quantidade de matéria de OH​- de cada alíquota que, se dividida pelo volume da 
alíquota (25 mL), pode-se chegar ao valor da [OH ​-​] na alíquota. 
 
Tabela 1: Dados dos experimentos. 
Erlenmeyer 1 2 3 4 5 
tempo (t) em s 137,4 315 619,8 1231,2 1833,6 
V NaOH em mL 25,4 25,5 25,6 25,8 25,9 
V restante em mL 4,6 4,5 4,4 4,2 4.1 
n de OH​-1​ em mol 9,2x10​-5 9x10​-5 8,8x10​-5 8,4x10​-5 8,2x10​-5 
[OH​-1​] em mol L ​-1 3,68x10​-3 3,6x10​-3 3,52x10​-3 3,36x10​-3 3,28x10​-3 
 
Podemos observar que a relação entre o inverso da concentração de hidroxila 
e o tempo é linear. Com as medidas da concentração da hidroxila em vários tempos 
diferentes da reação pôde-se construir um gráfico para obter a constante de 
velocidade e a concentração inicial de hidroxila por regressão linear. 
 
Gráfico 1:regressão linear com os dados da tabela 1 
 
 
Regressão linear: 
y = 0,019397848x + 271,3348202 
 
 
 
 
 
5. DISCUSSÃO 
 
Quando a reação é feita com concentrações iguais para os dois reagentes, 
pode-se concluir que uma cinética de 1 ª ordem em relação a dois reagentes e tem 
a mesma forma matemática que uma cinética de 2ª ordem em relação a um 
reagente. Sabendo então a forma da equação da relação do tempo com o inverso 
da concentração e os valores encontrados na regressão temos: 
 
 ​ [equação 5]K2t 1[OH−]t = +
1
[OH−]0
 
 
[OH-]​0​ = 3,6855x10​-3 ​mol L​-1​ e de K​2​ = 0,0194. 
 
O dado encontrado na literatura da concentração da hidroxila foi de 4,75x10​-3 
mol L ​-1 ​fazendo os cálculos do erro dessa constante com relação a encontrada 
temos: 
 
ERRO = = 22% (4,75x10−3 mol/ L)
( 4,75x10−3 mol/ L) − (3,6855x10−3 mol /L) 
 
 
 
6. CONCLUSÃO 
 
O método utilizado neste experimento, de igualar as concentrações dos 
reagentes de mesma ordem se mostrou eficiente para definição da constante de 
velocidade e da concentração inicial de hidroxila, visto que o erro relativo para esta 
foi apenas de 22% comparado com o valor encontrado na literatura para a 
concentração de hidroxila. 
Esse erro pode ter se dado pelo fato da equipe ter utilizado duas buretas 
durante o experimento, o que explica os volumes de NaOH durante a titulação não 
terem apresentado uma diferença significativa, outro erro associado pode ter se 
dado pelo erro humano visto que foram pessoas diferentes que realizaram a 
titulação e conferiram o volume. Ainda há o erro de 0,04 segundos na medida do 
tempo que também pode ter ocasionado desvio no resultado final. 
 
 
7. BIBLIOGRAFIAS 
 
ATKINS, P. W.; DE PAULA, J. Atkins Físico-química. vol 2. 7ª ed. LTC. 2015. 
 
VELASCO, J. R. G. et al.Cinética Química Aplicada. 1ª ed. Editorial Síntesis. 2018. 
 
F.W. Gibbs M.Sc. (1939) The history of the manufacture of soap, Annals of Science, 
4:2, 169-190. 2006 
 
Das, K. , Sahoo, P. , Sai Baba, M. , Murali, N. and Swaminathan, P. (2011), 
Kinetic studies on saponification of ethyl acetate using an innovative 
conductivity-monitoring instrument with a pulsating sensor. Int. J. Chem. 
Kinet., 43: 648-656 
 
J. Am. Chem. Soc.2002,124,10,2259-2262 
 
RUSS EL, J B. Q uímic a Ge ra l. Vo lume 2, 2º Ed ição. Ed. Ma rkso n BooK s. S ão 
Paulo, 1994. P. 627. 
 
SAN C IN ETTI, G. P; AN DR A DE, G. S . S. C inét ica de uma reação de 2ª 
orde m: S a po nificação do acetato de etila,2010.