Esterdamise reaktsiooni tasakaalukonstandi määramine (1)

TTÜ
Materjaliteaduse instituut
Füüsikalise keemia õppetool
Töö nr. FK8
Töö pealkiri: Esterdamise reaktsiooni tasakaalukonstandi määramine
Üliõpilase nimi ja eesnimi :
Õpperühm: Katb41
Töö teostamise
kuupäev:12.02 ja 26.02.14
Kontrollitud:
Arvestatud:

Tööülesanne

Määrata tasakaalukonstant lahuses toimuvale reaktsioonile
CH3COOH +C2H5OH  CH3COOC2H5+H2O

Teooria

Sellele reaktsioonile saab tasakaalukonstandi avaldada tasakaalu olukorras mõõdetud produktide ja lähteainete aktiivsuste kaudu:
, kus xi on komponendi moolimurd ja γi on komponendi aktiivsustegur lahuses.
Andmete puudumisel komponentide aktiivsustegurite kohta, kasutame näilist tasakaalukonstanti K’x.
Antud tööd kasutan näilist tasakaalukonstanti. See on püsiv suures kontsentratsioonide piirkonnas.
Tasakaal reaktsioonile saabub aeglasest. Katalüsaatorina kasutan HCl, mille kontsentratsioon on küllalt suur, et muuta vee reaktsiooni ja mõjutada tasakaalukonstandi arvväärtust, kuid kindla HCl kontsentratsiooni puhul on tasakaalukonstant püsiv.
HCl on ainult katalüsaatori rollis ja reaktsioonist osa ei võta.

Katse käik

Pipeteerisin klaaskorgiga suletavasse kuiva kolbi 5 ml 3n HCl, 4 ml etüületanaati ja 1 ml etaanhapet .
Sulgesin kolbi ja jätsin seisma nädalaks ajaks.
Iga reagendi hulga määrasin ka kaalumise teel. Selleks võtsin hulgad, mida kasutasin lahuste tegemisel ja lasin pipeti tühjaks voolata kaaluklaasi, sain ainete massid.
Katalüsaatori hulga uuritavas segus määrasin 5 ml 3n HCl lahuse tiitrimise teel 0,5145n NaOH lahusega fenoolftaleiini juuresolekul. HCl massi määrasin kaalumise teel.
Kuna reaktsiooni tasakaal nihkub aeglaselt, on tasakaalukonstandid määratavad tiitrimise teel. Pärast nädala ajast seismist tiitrisin kolvi sisu 0,5145n NaOH lahusega fenoolftaleiini juuresolekul.

Katseandmed ja arvutuskäik

Uuritav segu: 5 mL 3n HCl + 4 ml etüületanaati + 1 ml etaanhapet
Sain kaaludes: NaOH-ga tiitrimise tulemused:
mHCl=5,226 g V1,NaOH=31 mL (0,5145n)
metüületanaat=3,534 g V2,NaOH=101 mL (0,5145n)
metaanhape=1,031 g

HCl-ga sisse viidud vee hulk grammides

HCl-ga sisse viidud vee hulk moolides

Etüületanaadi hulk lähtesegus

Tasakaalusegus etaanhappe tiitrimiseks kulunud 0,5145n NaOH hulga leidmine milliliitrites:

Etaanhappe moolide arv tasakaalusegus

Etaanhappe tiitrimiseks kulunud NaOH moolide hulk

Etaanhappe moolide hulk lähtesegus

Reaktsioonil tekkinud etaanhappe moolide hulk

Etüületanaadi moolide arv tasakaalusegus:

Iga tekkinud etaanhappe mooli kohta tekib 1 mol etanooli, seega:

Vee moolide arv 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
5,226 g
HCl-ga sisseviidud vee hulk
4,6438 g
Summaarne vee hulk lähtelahuses
4,6438 g
0,258 mol
Etüületanaati lähtelahuses
3,534 g
0,0401 mol
Etaanhapet lähtelahuses
1,031 g
0,0172 mol
Tasakaalusegu tiitrimiseks kulunud 0,5180n NaOH mL arv
101 mL
5 mL 3n HCl tiitrmiseks kulunud 0,5180n NaOH mL arv
31 mL
Tasakaalusegus etaanhappe tiitrimiseks kulunud NaOH mL arv
70mL
Etaanhapet tasakaalusegus
0,036 mol
Reaktsioonil tekkinud etaanhappe moolide arv
0,0188 mol
Etanooli tasakaalusegus
0,0188 mol
Etüületanaati tasakaalusegus
0,0213 mol
Vett tasakaalusegus
0,2392 mol
Tasakaalukonstant
6,2158
Aine
Mooli lähtelahuses
Reageerib ära
Tekib
Tasakaalus moole
Etaanhape
0,0172
0
0,0188
0,036
Etanool
0
0
0,0188
0,0188
Etüületanaat
0,0401
0,0188
0
0,0213
Vesi
0,258
0,0188
0
0,2392
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
Katseviga on küllatki suur. Viga võis tulla näiteks valest tiitrimisest.