Bài số Phản ứng thủy phân ESTE PGS TS Vũ Ngọc Ban Giáo trình thực tập hóa lý NXB Đại học quốc gia Hà Nội 2007 Tr 42 – 44 Tài liệu Thư viện điện tử ĐH Khoa học Tự nhiên sử dụng cho mục đích học tập nghiên cứu cá nhân Nghiêm cấm hình thức chép, in ấn phục vụ mục đích khác không chấp thuận nhà xuất tác giả Bài số PHẢN ỨNG THUỶ PHÂN ESTE Mục đích Xác định số tốc độ phản ứng lượng hoạt động hoá phản ứng thuỷ phân etyl axetat dung dịch kiềm Lí thuyết Phản ứng thuỷ phân etyl axetat xảy theo phương trình: CH3COOC2H5 + NaOH ⎯→ CH3COONa + C2H5OH (1) Đây phản ứng bậc hai, tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ este kiềm: − dC = kCeCk dt (2) số tốc độ phản ứng: k= đây: 2,303 C oe (C ok − C x ) lg t (C ok − C oe ) C ok (C oe − C x ) (3) Coe Cok nồng độ ban đầu este kiềm Cx nồng độ este kiềm tham gia phản ứng sau thời gian t Ce = Coe − Cx Ck = Cok − Cx nồng độ este kiềm thời điểm t Bằng cách chuẩn độ lượng NaOH lại phản ứng thời điểm khác tính Cx, từ xác định k Tiến hành thí nghiệm Lấy hai bình cầu đáy dung tích 500 ml có nút đậy kín (tốt nút nhám) Dùng bình định mức lấy 250 ml dung dịch este etyl axetat N cho vào bình 250 ml dung 60 N vào bình (lượng NaOH dùng dư để đảm bảo phản ứng thuỷ phân xảy dịch NaOH 40 hoàn toàn) Đậy kín hai bình để tránh este bay CO2 tan vào dung dịch NaOH Ngâm hai bình vào máy điều nhiệt 30oC Sau 10 ÷ 15 phút bắt đầu đổ nhanh bình đựng dung dịch NaOH vào bình đựng este, đậy nút, lắc hỗn hợp, ghi thời gian xem lúc bắt đầu phản ứng Đồng thời dùng pipet lấy nhanh 40 ml hỗn hợp cho vào bình 1 N Vì lượng HCl N dư so với NaOH có 40 40 40 ml mẫu thử nên trung hoà hết kiềm kìm hãm phản ứng lại Bằng cách chuẩn độ N với chất thị phenolphtalein) biết axit dư bình nón (dùng NaOH 40 lượng HCl tiêu tốn để trung hoà NaOH tính lượng NaOH có 40 ml mẫu thử Dữ kiện thu ứng với thời điểm t = nón cỡ 250 ml có sẵn 25 ml dung dịch HCl Sau 5, 10, 20, 30, 40, 50 phút kể từ lúc bắt đầu phản ứng, lại lấy 40 ml hỗn hợp phản N lại chuẩn độ lượng HCl dư ứng cho vào bình nón có sẵn 25 ml dung dịch HCl 40 NaOH nêu Sau lấy mẫu thử cuối (ở phút thứ 50), lắp vào bình phản ứng sinh hàn hồi lưu, đun nồi cách thuỷ lên tới 70oC giữ nhiệt độ khoảng nửa Để nguội hỗn hợp phản ứng đến 30oC tiến hành lấy mẫu chuẩn độ NaOH lại làm Vì 70oC phản ứng xảy nhanh, sau 30 phút giữ hỗn hợp phản ứng nhiệt độ để nguội đến 30oC, phản ứng xem kết thúc kiện thu ứng với t = ∞ Để xác định lượng hoạt hoá phản ứng cần lặp lại thí nghiệm tương tự bình phản ứng đặt máy điều nhiệt 40oC mẫu thử lấy thời điểm 3, 5, 10, 15, 20, 30 phút sau lúc bắt đầu phản ứng Dữ kiện ứng với thời điểm t = t = ∞ sử dụng kết phần Cần ý suốt thời gian thí nghiệm không nhấc bình khỏi máy điều nhiệt Tính toán kết N dùng để chuẩn độ axit dư bình nón n mililit lượng 40 1 N tiêu tốn để trung hoà NaOH hay lượng NaOH N có 40 ml mẫu thử nt HCl 40 40 bằng: Nếu gọi lượng NaOH nt = 25 − n N có 40 ml mẫu thử thời điểm tương ứng t = 40 0, t = t t = ∞ nồng độ ban đầu kiềm Cok tỉ lệ với no; nồng độ ban đầu este Coe tỉ lệ với no − n∞ (vì ta xem phản ứng kết thúc lượng NaOH lấy dư so với este) nồng độ este bị thuỷ phân sau thời gian t Cx tỉ lệ với no − nt, nghĩa là: Gọi no, nt, n∞ lượng NaOH Cok = const.no Coe = const.(no − n∞) Cx = const.(no − nt) “const” hệ số tỉ lệ biểu thị liên hệ nồng độ đương lượng dung dịch với số mililit dung dịch tính sau: N có 40 ml mẫu thử t = nên đương lượng NaOH có 40 Vì no số mililit NaOH 40 ml là: no 1 40 1000 nồng độ đương lượng NaOH mẫu thử là: 1 ⎞ 40 ⎛ = no CN = ⎜ n o ⎟: 40 1000 ⎠ 1000 1600 ⎝ Như “const” = 1600 Thay giá trị Cok , C oe , Cx vào phương trình (3) thu được: k= n (n − n ) 2,303 lg t o ∞ t.const.n∞ no ( nt − n∞ ) (4) Ghi kết thực nghiệm tính toán theo bảng mẫu sau: Nhiệt o độ ( C) Thời gian lấy mẫu thử kể từ t = Lượng NaOH dùng chuẩn độ HCl dư, n Lượng NaOH có 40 ml mẫu thử nt = 25 − n Hằng số tốc độ phản ứng k Đối với nhiệt độ phải xác định giá trị số tốc độ trung bình: k= k + k + + k n n Năng lượng hoạt động hoá phản ứng E tính theo phương trình: k T2 E ⎛ 1 ⎞ ⎜⎜ − ⎟ = k T1 4,575 ⎝ T1 T2 ⎟⎠ lg đây: T1 = 30 + 273 = 303 K T2 = 40 + 273 = 313 K