ESTERDAMISE REAKTSIOONI TASAKAALUKONSTANDI MÄÄRAMINE, F8 (0)

TTÜ
Materjaliteaduse instituut
füüsikalise keemia õppetool
Töö nr 8F
Töö pealkiri ESTERDAMISE REAKTSIOONI TASAKAALUKONSTANDI MÄÄRAMINE
Üliõpilase nimi ja eesnimi
Õpperühm KATB41
Töö teostamise
kuupäev: 5,03
Kontrollitud:
Arvestatud:
Töö ülesanne.
Töös määratakse tasakaalukonstant lahuses toimuvale reaktsioonile
CH3COOH + C2H5OH ↔ CH3COOC2H5 + H20.
Teooria.
Eeltoodud reaktsioonile on termodünaamiline tasakaalukonstant avaldatav tasakaalu olukorras mõõdetud produktide ja lähteainete aktiivsuste kaudu:
kus xi - komponendi moolimurd,
γi - komponendi aktiivsustegur lahuses.
Kui puuduvad andmed komponentide aktiivsustegurite kohta, on sobiv kasutada näilist tasakaalukonstanti K'x, mis avaldatakse moolimurdude xi kaudu:
Termodünaamiline ja näiline tasakaalukonstant on omavahel seotud järgmiselt:
Aktiivsustegureid on võimalik määrata aururõhu mõõtmise teel.
Antud töös kasutatakse näilist tasakaalukonstanti, mis on konstantne küllalt suures kontsentratsioonide piirkonnas.
Reaktsiooni tasakaal saabub aeglaselt. Käesolevas töös kasutatakse tasakaaluoleku kiiremaks saavutamiseks katalüsaatorina HCl. Katalüsaatori kontsentratsioon on küllalt suur, et muuta vee reaktsiooni ja mõjutada tasakaalukonstandi arvväärtust, kuid kindla HCl kontsentratsiooni puhul on tasakaalukonstant püsiv. HCl lisatakse ainult katalüsaatorina reaktsiooni kiirendamiseks, ta ei võta osa reaktsioonist..
Tööl on praktiline tähtsus keemilise sünteesi jaoks, kus on vaja teada teoreetilist saagist antud lähteainete kontsentratsiooni puhul. Arvutusi saab teha teades tasakaalukonstanti, eeldades, et reaktsiooni aeg on küllaldane tasakaalu saavutamiseks.
Aparatuur. Bürett, 5-ml pipett, 4 50-ml mahuga lihvitud klaaskorgiga suletavat kolbi, kaaluklaas.
Reaktiivid . ~0,5 M NaOH lahus (täpne kontsentratsioon pudelil), ff indikaator , etüületanaat (etüülatsetaat), kontsentreeritud HCl, 100-% etaanhape (jää-äädikhape), absoluutne etanool .
Katse käik. 250-ml mahuga klasskorgiga suletavasse täiesti kuiva kolbi pipeteeritakse 5ml 3n HCL+4ml etanooli+1ml etaanhappet.
Kolb suletakse kiiresti ning jäetakse seisma vähemalt 48 tunniks (veel parem nädalaks), segu vahetevahel loksutades. Auramise vältimiseks on oluline, et lihvid oleksid tihedalt suletud. Kolbe pole vaja termostateerida, sest antud reaktsiooni tasakaalu mõjutab temperatuur vähe. Kolvid märgistatakse ja jäetakse eraldi riiulile seisma.
Katalüsaatori HCL hulk uuritavates lahuses määratakse 5 ml 3n HCL lahuse tiitrimise teel 0,5n NAOH lahusega ff juuresolekusl.
Katseandmed ja arvutuskäik:
Uuritav segu: 5ml 3n HCL+4ml etanooli+1ml etaanhappet.
Sain kaaludes: NaOH-ga tiitrimise tulemused:
mHCl =5,175 g V1,NaOH=31,4 mL (0,5160n)
metanool =3,145 g V2,NaOH=52,2 mL (0,5120n)
metaanhape =1,022 g

HCl-ga sisse viidud vee hulk grammides

HCl-ga sisse viidud vee hulk moolides

Etanooli hulk lähtesegus

Tasakaalusegus etaanhappe tiitrimiseks kulunud NaOH hulga leidmine milliliitrites:

Etaanhappe moolide arv tasakaalusegus

Etaanhappe tiitrimiseks kulunud NaOH moolide hulk

Etaanhappe moolide hulk lähtesegus

Etanooli moolide arv tasakaalusegus:

Etanooli tasakaalusegus :

Tasakaalukonstant arvutatakse valemiga:
Uuritav lahus: 5 mL 3 n HCl + 3 mL etüületanaati + 2 mL etaanhapet
Lähtelahusesse pipeteeritud vee hulk
0 g
5 mL 3n HCl lahuse mass
5,175 g
HCl-ga sisseviidud vee hulk
g
Summaarne vee hulk lähtelahuses
4,5837 g
0,255 mol
Etanooli lähtelahuses
3,145 g
0,068 mol
Etaanhapet lähtelahuses
1,022 g
0,017 mol
Tasakaalusegu tiitrimiseks kulunud 0,5120n NaOH mL arv
52,2 mL
5 mL 3n HCl tiitrmiseks kulunud 0,5160n NaOH mL arv
31,4 mL
Tasakaalusegus etaanhappe tiitrimiseks kulunud NaOH mL arv
20,8mL
Etaanhapet tasakaalusegus
0,0106 mol
Reaktsioonil ära reageerinud etaanhappe kogus
0,006 mol
Etanooli tasakaalusegus
0,062 mol
Etüületanaati tasakaalusegus
0,006 mol
Vett tasakaalusegus
0,261 mol
Tasakaalukonstant
2,38
Reaktsioonilahuse koostis:
Aine
Mooli lähtelahuses
Reageerib ära
Tekib
Tasakaalus moole
Etaanhape
0,017
0,006
—
0,011
Etanool
0,068
0,006
—
0,062
Etüületanaat
—
—
0,006
0,006
Vesi
0,255
—
0,006
0,261
Arvutasin tasakaalukonstandi ka teoreetiliselt termodünaamiliste andmete alusel:
Aine
∆H0f,298 (kJ∙mol-1)
∆S0f,298 (kJ∙mol-1∙K-1)
C2H5OH (v)
-276,98
160,67
CH3COOH (v)
-484,09
159,83
CH3COOC2H5 (v)
-479,03
259,41
H2O (v)
-285,83
69,95

Katseviga

Järeldus
Minu katseviga on väga suur. Suure vea põhjuseks võib olla ebatäpne lahuste valmistamine või/ja tiitrimine .