Esterdamise reaktsiooni tasakaalukonstandi määramine (0)

TTÜ materjaliteaduse instituut

Füüsikalise keemia õppetool
KYF0080 Füüsikaline ja kolloidkeemia
Laboratoorne
töö nr: 8
Töö pealkiri:
Esterdamise reaktsiooni tasakaalukonstandi määramine
Õpperühm:
Töö teostaja :
Õppejõud:
Kalju Lott
Töö teostatud:
1.04.2014 ja 8.04.2014
Protokoll esitatud:
15.04.2014
Protokoll arvestatud:
Töö teoreetilised alused
Töös määratakse tasakaalukonstant lahuses toimuvale reaktsioonile:
CH3COOH + C2H5OH ↔ CH3COOC2H5 + H20
Sissejuhatus. 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.
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.
Katse käik
Kasutatud reaktiivid: 0,5 n NaOH lahus, ff indikaator , etüületanaat (etüülatsetaat), kontsentreeritud HCI, 100-% etaanhape (jää-äädikhape), absoluutne etanool.
50-m1 mahuga klaaskorgiga suletavatesse täiesti kuivadesse kolbidesse pipeteeritakse segu 1 ja 2
1) 5 ml 3n HCl + 5 ml vett,
2) 5 ml 3n HCl + 4 ml etüületanaati + 1 ml etaanhape,
Kõikidel juhtudel tehakse ka paralleelkatse. Iga kolb suletakse kiiresti ning jäetakse seisma nädalaks, vahetevahel loksutades.
Kuna reaktsiooni tasakaal nihkub aeglaselt, on tasakaalukontsentratsioonid määratavad tiitrimise teel. Pärast seismist tiitrida iga kolvi sisu (otse kolbi) 0,5 n NaOH lahusega fenoolftaleiini juuresolekul.
Katseandmed ja arvutuskäik
Uuritav segu: 5 mL 3n HCl + 3 ml etüületanaati + 2 ml etaanhapet
Sain kaaludes: NaOH-ga tiitrimise tulemused:
m HCl=5,224 g V1,NaOH=29,5 mL
metüületanaat= 3,479g V2,NaOH=98,0 mL
metaanhape= 1,053 g
Lahus nr. 1

HCl-ga sisse viidud vee hulga leidmine

Lahuse nr 1 tiitrimiseks kulunud NaOH moolide hulga leidmine
(Antud juhul NaOH normaalne kontsentratsioon loetud võrdseks molaarse kontsentratsiooniga : )

HCl massi leidmine
Lahuse nr 1 tiitrimiseks kulunud NaOH moolide hulk võetud võrdseks lahuses leidunud HCl moolide hulgaga
ja HCl molaarmass

5ml 3N HCl lahuse massist lahuses leidunud HCl massi lahutamine

Summaarse vee hulga leidmine grammides lahuses nr 1

Summaarse vee hulga leidmine moolides lahuses nr 1
Vee molaarmass
Lahus nr. 2
98,00 – 29,5 = 68,5 ml NaOH

Etüületanaadi hulk lähtesegus

Etaanhape taasakaalusegus mooli

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:
Aine
Mooli lähtelahuses
Reageerib ära
Tekib
Tasakaalus moole
Etaanhape
0
0,03534
Etanool
0
0
0,01784
Etüületanaat
0
0
0,02116
Vesi
0,2660
0
0,20816
Tabel
Lahus nr. 1
Lahus nr. 2
Lähtelahusesse pipeteeritud vee hulk(g)
6,195
−
5 m1 3n HCl lahuse mass (g)
5,197
5,224
HCl-ga sisseviidud vee hulk (g)
4,659
4,659
Summaarne vee hulk lähte lahuses (g)
(mooli)
10,85
0,603
4,659
0,265
Etüületanaati lähtelahuses (g)
(mooli)
−
3,479
0,039
Etaanhapet lähtelahuses (g)
(mooli)
−
1,053
Tasakaalusegu tiitrimiseks kulunud 0,5 n NaOH ml arv
98,00
5 m1 3n HCl tiitrimiseks kulunud 0,5 n NaOH ml arv
29,5
−
Tasakaalusegus etaanhappe tiitrimiseks kulunud NaOH ml arv
−
68,5
Etaanhapet tasakaalusegus(mooli)
−
0,03534
Etanooli tasakaalusegus (mooli)
−
0,01750
Etüületanaati tasakaalusegus (mooli)
−
0,02116
Vett tasakaalusegus (mooli)
−
0,24096
TasakaalukonstantK´x
−
8,244
Järeldus
Kirjanduse järgi peaks antud reaktsiooni tasakaalukonstandi väärtus toatemperatuuril olema Kx=13,40. Minuga saadud tulemus (Kx=8,244) erineb teoreetilisest. See võib olla tingitud kaalumise ja tiitrimise ebatäpsusega.