Работа 5.1. Кинетика омыления этилацетата в присутствии ионов гидроксила.

Цель работы – определить значения констант скорости реакции при разных температурах, рассчитать энергию активации и предэкспоненциальный множитель.

Омыление сложного эфира щелочью является бимолекулярной реакцией:

Скорость ее описывается уравнением второго порядка , т.е. порядок реакции и ее молекулярность в данном случае совпадают. Константа скорости реакции выражается следующим образом:

5.25

где - начальная концентрация ионов (практически равная начальной концентрации щелочи);

- начальная концентрация эфира;

- концентрация ионов кислотного остатка ( ), образовавшихся ко времени τ от начала реакции (эта величина практически равна концентрации соли);

- концентрация щелочи, непрореагировавшей к моменту времени τ.

В процессе омыления подвижные ионы гидроксила заменяются в растворе менее подвижными ионами кислотного остатка . Вследствие этого электропроводность реакционной смеси уменьшается и и поэтому по изменению электропроводности в ходе реакции можно изучать ее кинетику.

Удельная электропроводность в начальный момент реакции равна:

æ_о 5.26

где - подвижности ионов Na⁺ , OH^- при данной температуре. Для раствора едкого натра с концентрацией 0,05н:

5.27

где t – температура опыта в ⁰С . Из уравнений (5.26) и (5.27) получаем:

5.28

Удельная электропроводность в момент времени t от начала реакции равна:

æ_τ 5.29

Из уравнений (5.27), (5.29) следует, что

считая разность постоянной в течение реакции и равной примерно 139(1+0,0165(t-18)) получаем:

5.30

Так как начальная концентрация эфира равна концентрации ионов , образующихся к концу реакции, то из уравнения (5.30) следует, что

5.31

Измеряя в ходе реакции удельную электропроводность реакционной смеси, можно по уравнению (5.30) рассчитать значения С_τ, по уравнениям (5.28), (5.32) - , , а затем подставляя в уравнение (5.25) определить константу скорости реакции.

Порядок выполнения работы:

Оборудование: Кондуктометр, секундомер, стаканы 50 мл, 100 мл колбы с пробкой, термостат, фильтровальная бумага.

Реактивы: Растворы 0,05н щелочи, 0,05н этилацетата, дистиллированная вода.

1. С помощью лаборанта настроить термостат на температуру 25⁰С. Поместить в термостат две колбы, одна из которых содержит 100 мл 0,05н раствора щелочи, а другая 80 мл 0,05н раствора этилацетата в воде. Обе колбы должны быть закрыты притертыми пробками.

2. Определение æ_0.

¨ Приготовить раствор, состоящий из 50 мл щелочи концентрации 0,05н и 40 мл дистиллированной воды. Рабочим раствором щелочи 2 – 3 раза ополоснуть ячейку, затем заполнить ее. Поместить ячейку с раствором щелочи в термостат и через 10 мин три раза измерить удельную электропроводность. Результаты занести в таблицу 5.1.1. Определить среднеарифметическое значение Повторить измерения при 4 – 5 значениях температур. Рассчитать для всех температур.

¨ Раствор щелочи можно сохранить и использовать его для измерения æ₀ при каждой температуре до и после кинетического опыта, когда в термостате установилась постоянная температура.

Таблица 5.1.1.

№	t, 0С	æ0
	t1
	t2
….	….	….	….
	. . ti

¨ Содержимое колб, находящихся в термостате (40мл эфира и 50 мл щелочи), быстро смешать, переливая из колбы в колбу. Время смешивания заметить по часам с точностью до 10 секунд или включением секундомера. Быстро сполоснуть ячейку полученной смесью, затем залить туда 50 мл этой смеси, поместить ячейку в термостат и через 1-2 минуты измерить удельную электропроводность. При низких температурах интервал между измерениями может составлять 3-5 минут.

¨ Периодически измерять удельную электропроводность реакционной смеси. в начале интервал между измерениями должен составлять 3 – 5 минут, затем, в зависимости от скорости реакции, 10 – 15 минут. Сделать не менее 10 измерений в опытах для каждой температуры. Результаты записать в таблицу 5.1.2.

Таблица 5.1.2.

Состав смеси: 40 мл 0,05н раствора эфира и 50 мл 0,05н раствора щелочи

t = ….. ⁰С; æ_о = ……… См·см²

τ	æτ	Сτ	k

¨ Для определения можно использовать æ_∞, т.е. æ, которое получается после окончания реакции (æ = const) в опыте при самой высокой температуре. Удельная электропроводность в этом случае должна оставаться практически постоянной.