Кафедра физхимии ЮФУ (РГУ) - Практикум по физколлоидной химии

Кафедра физхимии ЮФУ (РГУ)

ПРАКТИКУМ ПО ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ

для студентов биолого-почвенного факультета

Работа № 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТЫ СКОРОСТИ И ЭНЕРГИИ АКТИВАЦИИ РЕАКЦИИ ГИДРОЛИЗА ЭТИЛАЦЕТАТА

Задания к работе

1. Изучить кинетику реакции гидролиза этилацетата методом отбора проб при двух температурах.

2. Определить графическим и аналитическим методами среднюю константу скорости реакции при каждой температуре.

3. Рассчитать температурный коэффициент константы скорости и энергию активации реакции.

Описание работы

Гидролиз этилацетата протекает следующим образом:

СН₃СООС₂Н₅ + Н₂О С₂Н₅ОН + СН₃СООН

В нашем случае реакция проводится в присутствии соляной кислоты, что значительно увеличивает скорость реакции. По мере протекания реакции гидролиза концентрация ионов водорода в реакционной смеси увеличивается; скорость реакции определяют, оттитровывая пробы через некоторые промежутки времени.

В две пронумерованные чистые сухие колбы емкостью 100 мл наливают по 50 мл 0.2 M раствора соляной кислоты; колбы помещают в термостаты с указанной преподавателем температурой (например, колба № 1 - 25 °С, колба № 2 - 30 °С). После того, как растворы примут температуру термостата (через 10-15 минут), к ним приливают по 5 мл этилацетата и, перемешав содержимое колбы, немедленно отбирают пипеткой пробу объемом 2 мл. Момент отбора первой пробы считают началом реакции. Добавление этилацетата в колбу № 2 производят через 5-10 минут после начала реакции в колбе № 1.

Взятую пробу выливают в колбу с 40 - 50 мл предварительно охлажденной дистиллированной воды (t от 0 до 2 °С) для торможения реакции и титруют 0.05 н. раствором NаОН с фенолфталеином до появления устойчивого слабо-розового окрашивания.

Следующие пробы отбирают через 15, 30, 45, 60 и 75 минут после начала реакции.

Титрование первой пробы позволяет определить концентрацию соляной кислоты в реакционной смеси. Для определения исходной концентрации этилацетата необходимо оттитровать пробу, взятую после окончания реакции. Для ускорения реакции гидролиза эфира одну из колб после отбора последней пробы нагревают с обратным холодильником на водяной бане при температуре 70 - 80 °С в течении 30 минут и, охладив раствор, титруют пробу объемом 2 мл.

Константы скорости для каждого момента времени вычисляют по формуле (1) и затем находят среднее значение:

(1)

Здесь t - время от начала реакции, мин;
b_оо - объем NаОН, пошедший на титрование последней пробы, мл;
b₁ - объем NаОН, пошедший на титрование первой пробы, мл;
b_t - объем NаОН, пошедший на титрование пробы, взятой в момент времени t.

Аналогичные вычисления производят для каждой температуры. Полученные результаты заносят в таблицу 1.

Таблица 1

Номер пробы	Время отбора пробы	Время от начала реакции t, мин	b_t, мл	ln(b_oo – b_t)	k

Среднее значение константы скорости может быть найдено графически. Для этого преобразуем уравнение (2.1) следующим образом:

(2)

Нанеся экспериментальные точки на график в координатах время t (ось абсцисс) – ln(b_оо– b_t) (ось ординат), получаем прямую, не проходящую через начало координат (рис. 1).

Рисунок 1. Графическое определение константы скорости.

Тангенс угла наклона прямой к оси времени численно равен константе скорости реакции.

(3)

Обратите внимание, что тангенс угла β рассчитывают как отношение длины противолежащего катета [ВС] к длине прилежащего [ВА] в прямоугольном треугольнике АВС. Длины катетов берутся в единицах масштаба осей координат.

Определив константы скорости реакции при двух температурах, по формулам (4) и (5) рассчитывают температурный коэффициент скорости химической реакции γ и энергию активации:

(4)

, Дж/моль (5)

Здесь k₁ и k₂ - константы скорости при температурах Т₁ и Т₂ соответственно;
R - универсальная газовая постоянная.

Другие работы:

№ 1. Калориметрическое определение теплоты растворения

№ 2. Определение константы скорости и энергии активации реакции

№ 3. Измерение ЭДС гальванического элемента

№ 4. Потенциометрическое определение рН растворов

№ 5. Определение поверхностного натяжения растворов ПАВ

№ 6. Изучение адсорбции уксусной кислоты на активированном угле

№ 7. Получение коллоидных растворов. Определение порога коагуляции

№ 8. Определение электрокинетического потенциала золя

В начало страницы