Grupa: 23T1	Zespół: VIII	Nr ćwiczenia: 11	Data: 04.04.2011
Angelika Wesołowska Aleksandra Gwóźdź Michał Ochman	Temat: Wyznaczanie stałej szybkości reakcji zmydlania octanu etylu metodą konduktometryczną	Ocena:

1. WSTĘP TEORETYCZNY

Hydroliza estrów jest reakcją katalizowaną kwasami lub zasadami. Reakcja katalizowana kwasami jest odwracalna, w obecności kwasów prowadzi się przecież syntezę estrów z kwasów i alkoholi. Natomiast zasady nie tylko katalizują hydrolizę, ale w ilościach stechiometrycznych są zużywane w reakcji:

CH₃COOC₂H₅ + KOH = CH₃COOK + C₂H₅OH

Podczas reakcji ilość jonów w roztworze jest stała. Jony OH^- zastępowane są przez jony octanowe. Te dwa rodzaje jonów różnią się ruchliwością. Jony OH^- wykazują bardzo wysoką ruchliwość. Zastąpienie ich jonami octanowymi powoduje znaczne zmniejszenie przewodnictwa elektrycznego roztworu. Stanowi to podstawę metody pomiaru wykorzystywanej w ćwiczeniu.

O przewodnictwie elektrycznym roztworu decyduje obecność jonów. Na początku reakcji w mieszaninie będą tylko jony OH^- i K⁺ w stężeniu równym początkowym stężeniom.

Przewodnictwo właściwe κ będzie równe:

gdzie:

λ - przewodnictwo graniczne,

C₀ – stężenie początkowe.

1. ZADANIA DO WYKONANIA

• Wyznaczyć stałą C, czyli przewodnictwo właściwe w czasie t = ∞

• Sporządzić wykres 1/(B-C) od czasu t, gdzie B – przewodnictwo właściwe w czasie t

• Wyznaczyć stałą szybkości reakcji.

1. WYKONANIE ĆWICZENIA

W zadanej temperaturze T = 308K za pomocą konduktometru dokonujemy pomiaru przewodnictwa mieszaniny reakcyjnej.

W obliczeniach stosujemy wzór:

gdzie:

k – stała szybkości reakcji,

a – współczynnik kierunkowy prostej (a = tg α)

α - kąt nachylenia prostej do osi x.

Sporządzanie roztworów potrzebnych do wykonania ćwiczenia:

$$M_{\text{KOH}} = 56,11\frac{g}{\text{cm}^{3}}$$

V = 100cm³

$$Cm = 0,14\frac{\text{mol}}{\text{dm}^{3}}$$

n = 0, 014 mol

m = n * M = 0, 786 g

Miareczkowanie 5 cm³ roztworu KOH, kwasem solnym wobec fenoloftaleiny:

Próbka I : V_HCl = 5, 6cm³

Próbka II: V_HCl = 5, 6cm³

V_sr = 5, 6 cm³

$$n_{\text{HCl}} = 0,0056\text{dm}^{3}*0,1\frac{\text{mol}}{\text{dm}^{3}} = 0,00056\ mol$$

0,00056 mol ---------------- 5cm³

x-----------------------------1000 cm³

x=0,112 mol/dm³

Sporządzanie roztworu octanu etylu o stężeniu równym stężeniu KOH:

$$\rho = \frac{0,90g}{\text{cm}^{3}}$$

$$M\ octanu\ etylu = 88,11\frac{g}{\text{mol}}$$

V = 50cm³

$$Cm = 0,112\frac{\text{mol}}{\text{dm}^{3}}$$

$$Cm = \frac{n}{V}$$

Cm * V = n = 0, 0056 mol

m estru = 0, 49 g

V = 0, 55 cm³

1. WYKONANIE POMIARU

Nastawiamy termostat i wstawiamy do niego dwie wąskie zlewki o pojemności 100 cm³ osadzone w pierścieniach metalowych. Do lewej wlewamy dokładnie odmierzone 50 cm³ roztworu KOH, do prawej natomiast 50 cm³ roztworu octanu etylu. Od czasu do czasu delikatnie mieszamy roztwory.

Za pomocą termometru mierzymy temperaturę roztworów.

T_r-rów = 35ºC

Zgodnie z komunikatem wydanym przez program komputerowy wlewamy do zlewki 50 cm³ roztworu KCl, umieszczamy w nim sondę.

Następnie przepłukujemy sondę wodą destylowaną, otrząsamy elektrody z nadmiaru wody i wkładamy do termostatowanego roztworu KOH (z lewej strony). Po ogrzaniu się elektrod do zlewki z roztworem KOH wlewamy energicznie termostatowany roztwór estru (ze zlewki z prawej strony), mieszając roztwór sondą z elektrodami. Naciśnięcie klawisza >Enter rozpoczyna zbieranie danych.

1. OPRACOWANIE WYNIKÓW

• Wykreślenie zależności przewodnictwa właściwego roztworu (B) od czasu

• Sporządzanie wykresu zależności przewodnictwa właściwego od 1/t

• Wykreślenie zależności przewodnictwa właściwego od odwrotności czasu dla pięćdziesięciu ostatnich punktów

Z wykresu:

$$B = \ \ \ \ \alpha_{0} + \ \ \ \ \ \ \ \alpha_{t}\frac{1}{t}$$

          0, 6178         35, 397 x

α₀ = C

C = 0, 6178[s]

• Wykreślenie zależności $\frac{1}{B - C}$ od czasu:

$$\frac{1}{B - C} = \frac{1}{A - C} + \frac{k_{2}c_{0}}{A - C}t$$

y = 0, 0315x + 4, 7859

$$\frac{1}{A - C} = 4,7859\lbrack\Omega\rbrack$$

$$\frac{k_{2}c_{0}}{A - C} = 0,0315\left\lbrack \frac{\Omega}{s} \right\rbrack$$

$$\frac{k_{2}c_{0}}{A - C} = \alpha_{1}\left\lbrack \frac{\Omega}{s}*\frac{1}{\Omega}*\frac{\text{dm}^{3}}{\text{mol}} \right\rbrack$$

$$k_{2} = \frac{\alpha_{1}\left( A - C \right)}{c_{0}}$$

$$k_{2} = 0,04701\lbrack\frac{\text{dm}^{3}}{s*mol}\rbrack$$

• Wykreślenie zależności ln(B-C) od czasu

1. WNIOSKI

Reakcja zmydlania estru jest reakcją drugiego rzędu. Świadczy o tym prostoliniowość zależności zmian oporu właściwego mieszaniny reakcyjnej od czasu,

$$\frac{1}{B - C} = \frac{1}{A - C} + \frac{k_{2}c_{0}}{A - C}t$$

Dodatkowo zależność ln(B-C) = f(t) nie wykazuje prostoliniowości, co decydowałoby o pierwszorzędowości reakcji. Interpretacja wykresu zmian oporów od czasu pozwala wyliczyć stałą reakcji zmydlania. Jej mianem jest $\lbrack\frac{\text{dm}^{3}}{s*mol}\rbrack$ i zależy od stężenia początkowego estru i zasady. Ćwiczenie przebiegało sprawnie i bez komplikacji.