ESTERDAMISE REAKTSIOONI TASAKAALUKONSTANDI MÄÄRAMINE (0)

MATERJALITEADUSE INSTITUUT
FÜÜSIKALISE KEEMIA ÕPPETOOL
Üliõpilane:
Teostatud:
Õpperühm:
Kontrollitud:
Töö nr 8
Kaitstud:
ESTERDAMISE REAKTSIOONI TASAKAALUKONSTANDI
MÄÄRAMINE
SKEEM
Tööülesanne:
Töös määratakse tasakaalukonstant lahuses toimuvale reaktsioonile
CH3COOH + C2H5OH ↔ CH3COOC2H5 + H2O
Töö käik:
Kõikidele katsetele tehakse paralleelkatsed! 50ml klaaskorgiga suletavatesse kuivadesse kolbidesse pipeteeritakse vastavalt juhendaja määratud lahused . Kolvid suletakse ning jäetakse seisma 48 tunniks kuni nädalaks, vahetevahel loksutades. Reagendi hulk määratakse kaalumise teel, pipett lastakse tühjaks voolata otse kaaluklaasile. Tasakaalud on määratavad tiitrimise teel. Pärast seismist tiitritakse otse kolbi 0,5N NaOH lahusega fenoolftaleiini juuresolekul.
Teoreetiline põhjendus, valemid:
Vee hulk igas kolvis katse algul on leitav, lisades puhta vee massile 3N HCl-s oleva vee massi. Viimane arvutatakse, lahutades 5ml 3n HCl lahuse massist selles leiduva HCl tiitrimise teel määratud massi.
Etaanhappe hulk tasakaaluolukorras igas kolvis arvutatakse lähtudes tasakaalulise lahuse tiitrimiseks kulutatud NaOH milliliitrite arvust, millest lahutatakse esimese kolvi sisu tiitrimiseks kulunud NaOH-kogus.
Iga reaktsioonil tekkinud etaanhappe mooli kohta tekib 1 mool etanooli ja kaob 1 mool vett ning 1 mool etüületanaati. Kui on teada kõigi nelja aine hulk lähtesegus ja reaktsiooni vältel tekkivate etaanhappe moolide arv, saab arvutada näilise tasakaalukonstandi K´x. Et meil puuduvad mõõtmised komponentide aktiivsustegurite kohta, saab termodünaamilise tasakaalukonstandi leida seose järgi:
K´x väärtus sõltub mõningal määral kontsentratsioonidest.
Arvutused

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

Etüületanaadi moolide hulga leidmine lahuses nr 2
Etüületanaadi molaarmass

Tasakaalusegus etaanhappe tiitrimiseks kulunud 0,529N NaOH hulga leidmine milliliitrites

tiitrimiseks kulunud NaOH moolide hulga leidmine

Reaktsioonil tekkinud etaanhappe moolide hulga leidmine

Vee moolide hulga leidmine tasakaalusegus

Näilise tasakaalukonstandi arvutamine
Moolimurdude asemel kasutatud lihtsalt moolide hulki, kuna kõikide tasakaalusegus olevate ainete moolimurdude nimetajad oleksid ühesugused ning taanduksid koheselt välja

Teoreetiline tasakaalukonstant:
∆H0f,298 , kJ/mol
∆S0f,298, J/mol*K
C2H5OH (v)
-276,98
160,67
CH3COOH (v)
-484,09
159,83
CH3COOC2H5 (v)
-479,03
259,41
H2O (v)
-285,83
69,95
∆G0298=∆H0298-298*∆S0298
∆H0298=-479,03-285,83+484,09+276,98=-3,79
∆S0298=69,95+259,41-159,83-160,67=8,86
∆G0298=-3790-298*8,86=-6430,28J
Kp=e-∆G/RT=e6430,28/(8,314*298)=13,40
Katseandmed ja arvutustulemused
 
tähis
Lahus nr 1
Lahus nr 2
I
II
I
II
Lähtelahusesse pipeteeritud vee hulk, g
 mläht.vesi
4,993
4,993
5ml 3n HCl lahuse mass, g
  mlahus
5,22
5,22
5,22
5,22
HCl-ga sisse viidud vee hulk, g
 mvesi
4,676
4,676
4,676
4,676
Summaarne vee hulk lähtelahuses, g
 msum.vesi
9,669
9,669
4,676
4,676
Summaarne vee hulk lähtelahuses, mol
 nH2O_sum.ähte
0,5372
0,5372
0,2598
0,2598
Etüületanaati lähtelahuses, g
 mlähte_etüületanaat
4,435
4,435
Etüületanaati lähtelahuses, mol
 nlähte_etüületanaat
0,050
0,050
Etaanhapet lähtelahuses, g
 mlähte_etaanhape
Etaanhapet lähtelahuses, mol
 nlähte_etaanhape
Tasakaalusegu tiitrimiseks kulunud 0,529n NaOH ml
 Vtasakaalusegu
28,0
28,0
80,0
80,0
5 ml 3n HCl tiitrimiseks kulunud 0,529n NaOH ml
  VNaOH ,HCl-le
28,0
28,0
28,0
28,0
Tasakaalusegus etaanhappe tiitrimiseks kulunud NaOH ml
 VNaOH,etaanhappele
52,0
52,0
Etaanhapet tasakaalusegus, mol
 ntasak_etaanhape
0,0275
0,0275
Reaktsioonil tekkinud etaanhape , mol
 ntekkinud_etaanhape
0,0275
0,0275
Etanooli tasakaalusegus, mol
  netanool
0,0275
0,0275
Etüületanaati tasakaalusegus, mol
 netüületanaat
0,0225
0,0225
Vett tasakaalusegus, mol
 nH2O_tasakaal
0,2323
0,2323
Tasakaalukonstant
 K’x
6,911
6,911
Tabel 1. Katseandmed ja arvutustulemused
Aine
Molaarmass
g/mol
Etaanhape
60
Etanool
46
Etüületanaat
88,1
Vesi
18
NaOH
40
HCl
36,5
Tabel 2. Ainete molaarmassid
Lahus nr 2
Aine
Mooli lähtelahuses
Reageerib ära
Tekib
Tasakaalus moole
Etaanhape
0,0275
0,0275
Etanool
0,0275
0,0275
Etüületanaat
0,050
0,0225
0,0225
Vesi
0,2598
0,0275
0,2323
Katsevea arvutus
Kirjanduse andmetel peaks antud reaktsiooni tasakaalukonstandi väärtus toatemperatuuril olema K=4.
Sellisel juhul on erinevus katsetulemusega.
Teoreetilise tasakaalukonstandi suuruseks sain 13,40. Minu leitud tasakaalukonstant erineb sellest 6,911*100/13,4=51,57%
Järeldused tööst
Antud töös arvutasin esterdamise reaktsiooni näilise tasakaalukonstandi, mille väärtuseks sain Kx=6,911. Kirjanduse andmetega võrreldes ilmneb, et erinevus arvutatud suurusega on 58%, võrreldes enda tulemust teoreetilise tasakaalukonstandiga, saan erinevuseks 52%. Seega sobitub minu tulemus praktiliselt täpselt kahe erineva tulemuse vahele.
Suured erinevused on tõenäoliselt tingitud tiitrimistulemuste ebatäpsest määramisest.
Kasutatud kirjandus
Internetis:
Molaarsus ja normaalsus :
http://www.newton.dep.anl.gov/askasci/chem99/chem99456.ht m
Tasakaalukonstant:
http://www.chemguide.co.uk/physical/equilibria/kc.html
Kalju Lott’i konspekt