II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT: I BÁO CÁO THÍ NGHIỆM:
b. Thiết bị phản ứng khuấy trộn gián đoạn
2.2. Phản ứng xà phòng hóa Etyl Axetat (CH3COOC2H5) bằng Natri Hyđrôxit (NaOH)
(NaOH)
NaOH + CH3COOC2H5 CH3COONa + C2H5OH Natri Hyđrôxit + Etyl Axetat Natri Axetat + Etanol
Phản ứng có thể xem như có tổng số mol là không đổi và phản ứng bậc 1 theo Natri Hyđrôxit và Etyl Axetat , tức là bậc tổng quát của phản ứng là bậc 2, phạm vi của thí nghiệm giới hạn nồng độ (0 – 0,1M) và nhiệt độ (200C – 400C).
Phản ứng tiến hành trong thiết bị phản ứng khuấy trộn liên tục đạt cân bằng cuối cùng khi lượng chuyển hóa bằng lượng chất phản ứng xác định ban đầu.
Điều kiện cân bằng phụ thuộc vào nồng độ của chất phản ứng, lưu lượng, thể tích thiết bị phản ứng và nhiệt độ phản ứng.
Tốc độ phản ứng được xác định bằng cách đo lượng chất phản ứng chuyển hóa thành sản phẩm ứng với thời gian làm việc của thiết bị. Để phản ứng có thể tiến hành thì các phân tử phải tiếp xúc và tương tác với nhau có hiệu quả. Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào tầng suất va chạm và hiệu quả va chạm của các phân tử hợp chất phản ứng. Hệ số này đạt được tối ưu khi tiến hành quá trình khuấy trộn hoàn toàn các chất phản ứng dùng bộ phận khuấy và tấm ngăn trong thiết bị phản ứng. Khả nămg khuấy trộn không tốt sẽ làm giảm tốc độ phản ứng.
Dựa theo phương trình phản ứng giữa NaOH và Etyl Axetat, nếu nồng độ ban đầu các chất bằng nhau (bằng a0) và độ chuyển hóa là (Xa) thì nồng độ các chất sau phản ứng sẽ được xác định như sau:
NaOH + CH3COOC2H5 CH3COONa + C2H5OH
(ao – XA) (ao – XA) (Xa) (Xa) Từ việc phân tích phương trình động học cho phản ứng bậc 2, ta có được
Ở đây k là hằng số tốc độ phản ứng và t là thời gian phản ứng. X = a0 – a1
Thay X vào phương trình trên, ta có
Sau đó vẽ theo t và xác định hệ số góc của đường thẳng k Nồng độ X có thể được tính toán từ kết quả đo độ dẫn điện.
Phản ứng tiến hành trong thiết bị khuấy trộn gián đoạn từ lúc bắt đầu đến lúc hoàn tất.
Kết quả đo độ dẫn điện của hỗn hợp trong thiết bị phản ứng thay đổi theo độ chuyển hóa và phương pháp khảo sát quá trình phản ứng thích hợp.
Trong quá thình phản ứng đồng thể, tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ các chất phản ứng. Theo lý thuyết va chạm mô tả tốc độ quá trình tăng lên nếu thành phần một hoặc cả hai chất phản ứng được tăng lên. Tuy nhiên, sự ảnh hưởng của nồng độ đặc trưng thay đổi trong hệ thống phản ứng phải được xác định bằng phương pháp thực nghiệm. Việc tăng thành phần chất A so với chất B có thể làm tăng, giảm tốc độ phản ứng hoặc không ảnh hưởng – tùy theo từng loại phản ứng cụ thể. Quan trọng là chấp nhận rằng phương trình cân bằng của chuỗi phản ứng không mô tả tốc độ phản ứng ảnh hưởng thế nào bởi sự thay đổi nồng độ chất phản ứng.
Phương trình tốc độ phản ứng tổng quát R = k.An.Bm
Ở đó : R = tốc độ phản ứng k = hằng số tốc độ
A, B = thành phần phần mol của chất phản ứng n, m = bậc tương ứng (dựa vào thực nghiệm)
Vẽ đồ thị log của tốc độ phản ứng theo các mức nồng độ sẽ xác định được hệ số góc của phương trình đường thẳng suy ra bậc phản ứng yêu cầu.