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 k będzie równe:

gdzie:

l - przewodnictwo graniczne,

C0 – stężenie początkowe.

2.        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.

3.        Wykonanie ćwiczenia.

W zadanej temperaturze T = 313K za pomocą konduktometru dokonujemy pomiaru przewodnictwa mieszaniny reakcyjnej.

W obliczeniach stosujemy wzór:

gdzie:

k – stała szybkości reakcji,

a – współczynnik kierunkowy prostej (a = tg a)

a - kąt nachylenia prostej do osi x.

4.        Obliczenia i pomiary.

T = 313 [K]

lOH- - 0,02482 [m2/W×mol]

lAcO- - 0,0056 [m2/W×mol]

C0,ZASADY – 0.02 [mol/dm3]

C0,ESTRU – 0.02 [mol/dm3]

W celu wyznaczenia przewodnictwa na końcu reakcji C kreślimy wykres:

C = 0,1415

Wyznaczamy rzędowość reakcji na podstawie wykresów:

Z powyższych wykresów wynika, że jest to reakcja drugorzędowa. Stała szybkości tej reakcji wyliczamy ze wzorów:

Odczytujemy wartości z równania prostej a0 = 6,0623 a1 = 0,0175. Zatem:

Stała szybkości reakcji wynosi k2 = 0,1443

Stała szybkości obliczona z wartości przewodnictw granicznych jonów OH- i CH3COO- wynosi:

5.        Wnioski.

Z przeprowadzonego pomiaru wynika, że reakcja zmydlania estrów jest reakcją drugorzędową. Świadczy o tym prostoliniowy przebieg zależności 1/(B-C) od t. Obliczone stałe szybkości reakcji k dwoma metodami są tego samego rzędu wielkości, co potwierdza poprawność wykonania doświadczenia.