Saponificacion es un proceso de hidrólisis en medio básico por el cual se transforma un ácido graso en un alcohol

SAPONIFICACIÓN

1. RESUMEN

En este trabajo se estudia la reacción de saponificación entre el acetato de etilo y el hidróxido de sodio. Se reporta la metodología para el cálculo de los parámetros cinéticos de la reacción, así como su energía de activación. Además, se describe el comportamiento de esta reacción en un reactor continuo de tanque agitado, considerando la distribución de tiempos de residencia del fluido en el reactor.

2. INTRODUCCIÓN

La saponificación es un proceso de hidrólisis en medio básico por el cual se transforma un ácido graso en un alcohol y en una sal correspondiente al ácido carboxílico. Esta reacción (Figura 1) es de gran importancia debido a que su principal aplicación es la producción de jabones.

Figura 1. Reacción de saponificación entre acetato de etilo e hidróxido de sodio.

El mecanismo propuesto para esta reacción (Figura 2) comienza con el ataque nucleofílico del ion hidróxido sobre el carbono carboxilo para formar un intermediario y posteriormente perder un grupo alcóxido. Esto es seguido de una transferencia de iones H+ al ion acetato.

Figura 2. Mecanismo de reacción de saponificación.

La reacción de saponificación entre el acetato de etilo y el hidróxido de sodio es utilizada ampliamente a nivel industrial, principalmente para la producción de jabones, por lo que el estudio de su cinética es de gran importancia para determinar los parámetros y condiciones óptimas de operación.

3. FUNDAMENTO

3.1. Velocidad de reacción

La velocidad de reacción es fundamental para el diseño de reactores y procesos químicos industriales, ya que existe gran interés en predecir y controlar la velocidad de las reacciones químicas. Esta expresión relaciona el cambio en la concentración de los reactivos o productos con el tiempo de la siguiente manera:

A+B→C+D

-r_A=kC_A^α C_B^β

Donde k es el coeficiente cinético de la reacción, y α y β son los órdenes individuales de reacción, que sumados representan el orden global de reacción n (n=α+β).

Para obtener los valores de estas variables es necesario llevar a cabo experimentos, recopilar datos y analizarlos. La forma más sencilla de hacerlo es utilizando un reactor por lotes, debido a que este minimiza los efectos de la transferencia de calor y masa sobre la cinética de la reacción. Los métodos de análisis más utilizados para estimar los parámetros cinéticos de una reacción son el integral y el diferencial.

3.2. Método integral

En este método se prueban diferentes órdenes de reacción hasta encontrar el adecuado siguiendo el procedimiento:

Suponer un orden de reacción e integrar la ecuación de balance de moles.

Calcular el valor de la función de concentración obtenida para los datos experimentales y graficar en función del tiempo.

Si la gráfica es lineal, el orden supuesto será el correcto. De lo contrario, repetir el procedimiento suponiendo un nuevo orden.

Empleando este procedimiento para una ecuación de orden n:

〖-r〗_A=-〖dC〗_A/dt=〖kC〗_A^n

Integrando:

C_A^(1-n)-C_A0^(1-n)=(n-1)kt

3.3. Método diferencial

Este método emplea directamente la ecuación diferencial a ensayar por medio del siguiente procedimiento:

Graficar los datos experimentales de CA contra tiempo y trazar una curva que represente los puntos.

Determinar la pendiente de la curva para varios valores de concentración adecuadamente seleccionados. Estas pendientes 〖〖dC〗_A/dt=r〗_A son las velocidades de reacción para esas concentraciones.

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