V. CÂU HỎI CHUẨN BỊ
1. Tại sao phản ứng thủy phân đường saccaroz lại được gọi là phản ứng nghịch đảo đường ?
2. Chứng minh hệ thức:
42
PHỤ LỤC
PHÂN CỰC KẾ
Sơ đồ phân cực kế
Trong phân cực kế, lăng kính 3, 4 cố định còn lăng kính 6 có thể quay xung quanh trục quang. Kính quan sát chia thành hai nửa có độ sáng khác nhau. Khi quay lăng kính 6 thì độ chiếu sáng vào mặt kính quan sát sẽ thay đổi. Vị trí mà độ chiếu sáng vào kính quan sát rất đều nhau gọi là vị trí “không” của máy.
Sau khi đạt được điểm “không” của máy, đặt cuvet chứa mẫu vào máy thì vị trí “không” sẽ thay đổi, ta phải quay lăng kính 6 một góc a nào đó để đạt được điểm “không” của máy. Góc a này chính là góc quay mặt phẳng phân cực cần đo.
Trong phòng thí nghiệm sử dụng phân cực kế Polax-2L.
CÁCHSỬDỤNG PHÂNCỰCKẾPOLAX-2L:
1. Xácđịnhvịtrí“không“củaphâncựckế.
- Cho nước cất vào trong cuvet, đặt cuvet vào. - Nhấn đồng thời các nút “TEMP” và
“ROTATE” đến khi đèn tín hiệu bật lên.
- Chỉnh các nút “ROTATE” sao cho vạch chia giữa hai nửa của kính quan sát ở vị trí thẳng đứng và độ chiếu sáng ở hai nửa của kính quan sát hoàn toàn đều nhau.
- Bấm nút “ZERO SET”. Màn hình sẽ hiển thị = 0,00
2. Đo góc phân cực:
- Xác định vị trí “không” của máy.
- Cuvet đo phải thật sạch. Trước khi đo tráng qua cuvet 1-2 lần bằng dung dịch cần đo.
43
- Mở nắp một đầu cuvet. Đổ nhanh dung dịch vào cuvet rồi đậy kín nắp cuvet. Chú ý cẩn thận để không có bọt khí dưới mặt kính. Lau khô xung quanh cuvet, nhất là hai mặt kính ở đầu ống (hình 3).
- Đặt cuvet vào vị trí đo. Lúc này ta thấy hai nửa của kính quan sát có độ sáng không đều nhau. Màn hình vẫn hiển thị = 0,0
- Nhấn các nút “ROTATE” để quay vạch chia của hai nửa của kính quan sát đến khi độ sáng ở hai bên bằng nhau (hình 4). Đọc góc đo được.
Chú ý:
- Cần xác định vị trí “không” mỗi lần sử dụng máy. Trong khi sử dụng nếu tắt điện vào máy thì sau đó phải xác định lại vị trí “không”.
- Nếu quá 5 phút không sử dụng máy thì đèn chiếu sáng kính quan sát sẽ tắt. Lúc đó chỉ cần nhấn nút “SHIFT/TEMP” để đèn sáng trở lại.
44
BÀI 6: THUỶ PHÂN ESTER BẰNG KIỀM
I. MỤC DÍCH THÍ NGHIỆM
- Khảo sát tốc độ phản ứng thủy phân ester trong môi trường kiềm.
- Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên hằng số tốc độ của phản ứng và tính năng lượng hoạt hóa của phản ứng.
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NGUYÊN TẮC
II.1 TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG HÓA HỌC
Xét phản ứng hóa học:
aA + bB dD + Ee (1)
Tốc độ phản ứng hóa học được xác định bởi biến thiên nồng độ của tác chất hay sản phẩm trong một đơn vị thời gian:
(
) (2)
Định luật cơ sở của động hóa học là định luật tác dụng khối lượng: khi nhiệt độ và áp suất không đổi, tốc độ của phản ứng đơn giản, một chiều ở mỗi thời điểm tỉ lệ thuận với tích số nồng độ của các chất tham gia phản ứng (với một số bậc xác định).
Phương trình động học của phản ứng: (3) Trong đó k là hằng số tốc độ phản ứng, có giá trị bằng tốc độ phản ứng khi nồng độ các tác chất bằng 1.
II.2 SỰ PHỤ THUỘC CỦA TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀO NHIỆT ĐỘ
Khi tăng nhiệt độ, tốc độ phản ứng sẽ tăng đột ngột. Phương trình Arrhénius mô tả sự phụ thuộc tốc độ phản ứng vào nhiệt độ có dạng sau:
(4) Trong đó:
ko là hằng số được gọi là thừa số tần số hay thừa số Arrhénius, ko không phụ thuộc vào nhiệt độ.
Ea là năng lượng hoạt hóa của phản ứng. R là hằng số khí lý tưởng.
45 T là nhiệt độ phản ứng (K).
Lấy logarit phương trình (4): (
) (5) Theo phương trình này, hằng số tốc độ phản ứng phụ thuộc tuyến tính vào nghịch đảo của nhiệt độ phản ứng. Gọi kT1, kT2 là hằng số tốc độ phản ứng ở nhiệt độ T1, T2, khi đó:
( ) (6) Dựa vào phương trình (6), ta tìm được năng lượng hoạt hóa của phản ứng khi biết được hằng số tốc độ ở hai nhiệt độ khác nhau.
II.3 PHẢN ỨNG THỦY PHÂN ESTER BẰNG KIỀM
Phản ứng giữa ester Etyl acetat và NaOH xảy ra như sau:
CH3COOC2H5 + NaOH CH3COONa + C2H5OH (7)
t = 0: a b 0 0
t: a – x b – x x x
Trong đó:
a, b là nồng độ ester và NaOH trong hỗn hợp phản ứng lúc ban đầu. x là nồng độ ester và NaOH đã tham gia phản ứng ở thời điểm t
(a – x), (b – x) là nồng độ ester và NaOH còn lại trong hỗn hợp phản ứng ở thời điểm t.
Đây là phản ứng bậc 2 nên phương trình tốc độ phản ứng là:
( )
( )( ) (8)
hay
[( )( )]
( )[ ] Tích phân hai vế ta được:
( ) ( )
( ) Điều kiện đầu t = 0, x = 0
( ) Vậy
( ) ( )
46
Như vậy để xác định hằng số tốc độ k, cần phải xác định được các giá trị (a- x) và (b – x) ở các thời điểm. Bài TN này áp dụng phương pháp sau để theo dõi tiến trình phản ứng:
Tiến hành phản ứng bằng cách trộn hai dung dịch ester và NaOH vào nhau, lượng NaOH dư so với lượng ester. Dung dịch NaOH ban đầu có nồng độ là CddNaOH. Ta theo dõi tốc độ phản ứng bằng cách xác định lượng dung dịch NaOH ban đầu còn dư trong hỗn hợp phản ứng:
Gọi Vo, Vt, là thể tích dung dịch NaOH ban đầu còn trong hỗn hợp phản ứng ở các thời điểm t = 0, t, (là thời điểm phản ứng đã kết thúc).
Ta nhận thấy nồng độ NaOH trong hỗn hợp phản ứng sẽ tỷ lệ với thể tích dung dịch NaOH ban đầu còn lại ở các thời điểm khác nhau, nghĩa là:
Co NaOH = b = C1Vo Ct NaOH = b – x = C1Vt
Còn nồng độ ester trong hỗn hợp phản ứng tỷ lệ với thể tích NaOH tham gia phản ứng trong giai đoạn từ thời điểm t đến :
Co Ester = a = C1(Vo - ) Ct Ester = a – x = C1(Vt - ) Trong các liên hệ trên C1 là hằng số tỷ lệ.
Thay các giá trị trên vào phương trình (9):
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) hay ( ) (10) Xác định hằng số C1: Ở thời điểm t = 0, trong Vhh mL hỗn hợp (nồng độ NaOH trong hỗn hợp là CoNaOH (mol/L)) có Vo mL dung dịch NaOH ban đầu (có nồng độ là CddNaOH (mol/L)). Như vậy nồng độ NaOH trong hỗn hợp phản ứng là: