Dominik Wypij Data:________________

Ćwiczenie Nr 14 „Kinetyka hydrolizy estrów w środowisku kwaśnym”

1.Wstęp teoretyczny:

Szybkość reakcji chemicznych mierzymy zmianą stężenia reagujących substancji w jednostce czasu. Podczas przebiegu dowolnej reakcji wskutek wyczerpywania się reagujących substancji szybkość reakcji ciągle maleje. Dlatego rzeczywista szybkość reakcji w danej chwili jest równa stosunkowi nieskończenie małej zmiany stężenia dc do nieskończenie małego przedziału czasu dt w ciągu którego ta zmiana nastąpiła:
.

Znak minus wskazuje na to, że w czasie przebiegu reakcji stężenia reagujących substancji maleją. Istnieje klasyfikacja kinetyczna reakcji ze względu na cząsteczkowość i rząd reakcji. Jeżeli w każdym elementarnym akcie reakcji chemicznej bierze udział tylko jedna cząsteczka, wówczas reakcją nazywamy jednocząsteczkową lub monomolekularną. Zgodnie z prawem działania mas szybkość takiej reakcji wyraża równanie kinetyczne pierwszego rzędu:
. Jeżeli elementarny akt chemiczny uwarunkowany jest zderzeniem się dwóch cząsteczek, to reakcję nazywamy dwucząsteczkową. Szybkość jej wyraża równanie kinetyczne drugiego rzędu :
, gdzie c₁, c₂ to stężenia obu reagujących cząsteczek w danej chwili. Gdy dla zajścia elementarnego aktu chemicznego konieczne są trzy cząsteczki, reakcję nazywamy trójcząsteczkową. Szybkość takiej reakcji wyraża równanie kinetyczne trzeciego rzędu:

Rzędem reakcji nazywamy sumę wykładników potęgowych, w jakich występują stężenia w równaniu kinetycznym.

Reakcja hydrolizy estrów jest reakcją pierwszego rzędu, a jej stałą szybkość możemy przedstawić równaniem:
, gdzie t to czas reakcji, c_t to stężenie kwasu po czasie t wyrażone w [mol/dm³] , c₀ to stężenie początkowe kwasu (t=0) c₀=0, c_k to stężenie kwasu po około 24 godzinach.

Pierwszym etapem reakcji hydrolizy estrów katalizowanej kwasami jest przyłączenie protonu do tlenu karbonylowego:

Powstały kation znacznie łatwiej przyłącza wodę

Kation taki jest nietrwały, a odszczepienie grupy metoksylowej jest znacznie ułatwione. Reakcję katalizowaną przez kwas można przedstawić w sposób uogólniony za pomocą schematu:
, gdzie S to substrat, P to produkt. Z zapisu wynika, że kwas katalizuje równocześnie reakcję odwrotną co jest cechą charakterystyczną katalizatorów.

Jest to przykład katalizy kwasowo-zasadowej.

2. Literatura:

• Praca zbiorowa ; Chemia Fizyczna ,PWN Warszawa 1990

• Pigoń K., Ruziewicz Z. ; Chemia Fizyczna ,PWN Warszawa 1986

• Kisza A. ; Ćwiczenia laboratoryjne z chemii fizycznej ,WUW Wrocław 1995

3.Wykaz substancji chemicznych stosowanych w zadaniu:

• octan metylu 1231

• octan etylu 0028

• mleczan etylu

• 0,25 molowy roztwór kwasu siarkowego

• 0,5 molowy roztwór kwasu solnego

4.Oświadczenie:

Oświadczam , że zapoznałem się z kartami charakterystyk w/w substancji i znane mi są właściwości tych substancji , sposoby bezpiecznego postępowania z nimi oraz zasady udzielania pierwszej pomocy w nagłych wypadkach.

-------------------------------------

5.Cel wykonania ćwiczenia:

Celem wykonywanego ćwiczenia jest ustalenie wpływu stężenia jonów H⁺ na stałą szybkości hydrolizy.