To tylko jedna z 5 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Wyznaczanie stałej szybkości reakcji zmydlania octanu etylu metodą konduktometryczną
Wstęp
Hydroliza estrów jest reakcją katalizowaną kwasami lub zasadami. Reakcja katalizowana kwasami jest odwracalna, w obecności kwasów prowadzi się przecież syntezę estrów z kwasów i alkoholi. Zasady nie tylko katalizują hydrolizę, ale w ilościach stechiometrycznych są zużywane w reakcji (nieodwracalnej):
CH3COOC2H5 + KOH → CH3COOK + C2H5OH
W czasie reakcji nie zmienia się ilość jonów obecnych w roztworze. Jony OH- są zastępowane przez jony octanowe. Te dwa rodzaje jonów różnią się jednak w sposób zasadniczy ruchliwością. Jony OH- dzięki specjalnemu mechanizmowi przenoszenia ładunku w roztworach wodnych wykazują nadzwyczajnie wysoką ruchliwość. Zastąpienie ich jonami octanowymi spowoduje znaczne zmniejszenie przewodnictwa elektrycznego roztworu. Jest to podstawą metody wykorzystywanej w ćwiczeniu.
Reakcja hydrolizy estrów katalizowana zasadami jest reakcją drugiego rzędu i jej szybkość zależy zarówno od stężenia estru, jak i jonów OH-:
(1)
gdy cester = cOH-, to równanie można uprościć:
(2)
Po scałkowaniu:
(3)
gdzie co to stężenie początkowe, a c to stężenie po czasie t (równe dla OH- i estru)
Równanie to można przekształcić do równania linii prostej:
(4)
w którym zmienną zależną jest a zmienną niezależną czas t.
O przewodnictwie elektrycznym roztworu decyduje obecność jonów. Na początku reakcji w mieszaninie będą tylko jony OH- i K+ w stężeniu równym początkowemu stężeniu co. Przewodnictwo właściwe na początku reakcji oznaczmy A. Będzie ono równe:
(5)
gdzie dla uproszczenia zostało założone, że dla danego stężenia przewodnictwo równoważnikowe jest równe przewodnictwu granicznemu .
Po czasie t w mieszaninie reakcyjnej część jonów OH- zastąpiona zostanie przez jony octanowe (oznaczane skrótowo Ac-). Przewodnictwo właściwe roztworu oznaczmy B i będzie ono równe:
(6)
Po zakończeniu reakcji w roztworze pozostaną tylko jony K+ i AcO- w stężeniu co. Przewodnictwo właściwe oznaczmy C i będzie ono równe:
(7)
Różnice przewodnictw właściwych są proporcjonalne do stężeń:
(8)
oraz
(9)
Z równań tych można wyliczyć stężenia c oraz co i wstawić do równania linii prostej z początku tego wstępu. Po niewielkim przekształceniu otrzymujemy:
(10)
Jeżeli spełnione są wszystkie założenia (reakcja jest drugiego rzędu, stężenia początkowe estru i zasady są sobie), to wówczas wykres zależności od czasu
(…)
… będzie wykonywała pomiary dla reakcji w dwóch różnych temperaturach wpisanych do poniższej tabelki przez prowadzącego ćwiczenia na początku semestru. Zespoły o numerze nieparzystym wykonują ćwiczenie dla pierwszej temperatury, zaś zespoły o numerze parzystym dla temperatury drugiej. Nastawiamy termostat na zadaną temperaturę z tabelki. Wstawiamy do termostatu dwie wąskie zlewki o pojemności 100 cm3 osadzone…
… klawisza >Enter
Zgodnie z komunikatem wlewamy do zlewki 50 cm3 roztworu KCl i naciskamy klawisz >Enter
Po zmierzeniu temperatury roztworu KCl wprowadzamy tę wielkość do komputera
Zgodnie z komunikatem przepłukujemy sondę wodą destylowaną, otrząsamy elektrody z nadmiaru wody i wkładamy do termostatowanego roztworu KOH (z lewej strony), odczekujemy około 1 minuty na ogrzanie się elektrod (można nimi delikatnie mieszać roztwór) i naciskamy klawisz >Enter
Po pojawieniu się odnośnego komunikatu do zlewki z roztworem KOH wlewamy energicznie, termostatowany roztwór estru (ze zlewki z prawej strony); pomagamy sobie mieszając roztwór sondą z elektrodami; naciskamy klawisz >Enter, by rozpocząć zbieranie danych
Uwaga:
Czynność tę najlepiej rozdzielić na dwie lub trzy osoby. Jedna wlewa roztwór estru, druga…
… od innych) i przy pomocy metod statystycznych (regresji liniowej) wyliczamy wartość współczynników równania prostej. Równanie to dla reakcji drugiego rzędu odpowiada równaniu (11). Wobec tego współczynnik 0 jest równy , natomiast . Wykorzystując znaną już wartość wyliczamy wartość k2. Do interpretacji wyników możemy też wykorzystać wartości przewodnictw granicznych podane w literaturze (można skorzystać z tabelki…
…
Wyznaczanie stałej szybkości reakcji zmydlania octanu etylu metodą konduktometryczną
Wstęp
Hydroliza estrów jest reakcją katalizowaną kwasami lub zasadami. Reakcja katalizowana kwasami jest odwracalna, w obecności kwasów prowadzi się przecież syntezę estrów z kwasów i alkoholi. Zasady nie tylko katalizują hydrolizę, ale w ilościach stechiometrycznych są zużywane w reakcji (nieodwracalnej…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)