O propionato de metila, CHX3CHX2COOCHX3\ce{CH3CH2COOCH3}, sofre hidrólise em solução aquosa formando ácido propanoico e metanol, conforme a reação: RCOOCHX3(aq)+HX2O(l)RCOOH(aq)+CHX3OH(aq) \ce{ RCOOCH3(aq) + H2O(l) <=> RCOOH(aq) + CH3OH(aq) } Em um experimento, 880 mg\pu{880 mg} de propionato de metila foram dissolvidos em 100 mL\pu{100 mL} de água em 25 °C\pu{25 \degree C}. Após certo tempo, a mistura alcançou o equilíbrio. O ponto de fusão da solução é 0,23 °C\pu{-0,23 \degree C}. Desconsidere a ionização do ácido carboxílico formado.

  1. Determine o grau de hidrólise do éster.

  2. Determine a constante de equilíbrio de hidrólise do éster.

Dados

  • kcong(HX2O)=1,86 Kkgmolk_\mathrm{cong}(\ce{H2O}) = \pu{1,86 K.kg//mol}
Gabarito 3F.54

Cálculo do número de mols inicial de propianato de metila: n=mMn=\frac{m}{M} n=880103 g88 gmol1=0,01 moln=\frac{\pu{880e-3 g}}{\pu{88g mol-1}}=\pu{0,01mol} Fazendo o quadrinho de equilíbrio sendo α\alpha o grau de hidrólise(lembrando de ignorar a água pois ela é solvente então sua concentração será constante): RCOOCHX3(aq)HX2O(l)RCOOH(aq)CHX3OH(aq)inıˊcio0,0100reac¸a˜o0,01α+0,01α+0,01αfinal0,01(1α)0,01α0,01α\begin{matrix}&\ce{RCOOCH3(aq)}&\ce{H2O(l)}&\ce{<=>}&\ce{RCOOH(aq)}&\ce{CH3OH(aq)} \\ \text{início}&0,01&-&&0&0 \\ \text{reação}&-0,01\alpha&-&&+0,01\alpha&+0,01\alpha \\ \text{final}&0,01(1-\alpha)&-&&0,01\alpha&0,01\alpha \end{matrix} Cálculo de α\alpha a partir da variação da temperatura de fusão: ΔT=kbW=kbnsolutomsolvente\Delta T=k_{b}W=k_{b}\frac{n_{\ce{soluto}}}{m_{\ce{solvente}}} 0,23 C=1,9Kkgmol(0,01(1α)+0,01α+0,01α0,1 kg)\pu{0,23 ^{\circ}C}=1,9\frac{\pu{K kg}}{\pu{mol}}(\frac{0,01(1-\alpha)+0,01\alpha+0,01\alpha}{\pu{0,1kg}}) α20%\boxed{\alpha\approx20\%} Cálculo das concentrações de cada espécie no equilíbrio: [RCOOCHX3]=nV=0,01( 10,20)mol0,1 L=0,08 molL1\ce{[RCOOCH3]}=\frac{n}{V}=\frac{\pu{0,01(1-0,20) mol}}{\pu{0,1 L}}=\pu{0,08mol L-1} [CHX3OH]=[RCOOCH]=nV=0,01 0,2mol0,1 L=0,02 molL1\ce{[CH3OH]}=\ce{[RCOOCH]}=\frac{n}{V}=\frac{\pu{0,01\cdot0,2 mol}}{\pu{0,1 L}}=\pu{0,02mol L-1} Cálculo da constante de equilíbrio da hidrólise do éster: K=[RCOOH][CHX3OH][RCOOCHX3]K=\frac{\ce{[RCOOH][CH3OH]}}{\ce{[RCOOCH3]}} K=(0,02)(0,02)(0,08)K=\frac{(0,02)(0,02)}{(0,08)} K=0,005\boxed{K=0,005}