Esterhydrolyse

Formål

At bestemme reaktionsordenen for basisk hydrolyse af ethansyreethylester.

Teori

Vi undersøger følgende reaktion:

CH₃COOC₂H₅ + OH^- ® CH₃COO^- + C₂H₅OH

Hydroxidionerne tilsættes i form af NaOH(aq).

Vi antager, at der ikke indstiller sig en ligevægt, eller at ligevægten ligger så langt til højre, at vi inden for en kortere måleperiode kan se bort fra en evt. reaktion mod venstre.

Forsøget tilrettelægges således, at de aktuelle koncentrationer af reaktanter hele tiden er ens:

[OH^-]_t = [CH₃COOC₂H₅]_t = C_t

I det følgende anvendes betegnelsen Ac^- for acetationen, CH₃COO^-.

På grund af stofbevarelse gælder:

1. [OH^-]_t = C_t og [Ac^-]_t = C₀ - C_t samt [Na⁺]_t = C₀

Konduktiviten, c(t), i reaktionsblandingen er bestemt af de tilstedeværende ioner:

2. c(t) = l_OH- . [OH^-]_t + l_Ac- . [Ac^-]_t + l_Na+ ^. [Na⁺]_t

Til tre forskellige tidspunkter er ionernes bidrag til konduktiviteten:

Det er naturligt at vælge slutkonduktiviteten c (oo ) som et nulpunkt. Så vi trækker den fra:

c(0) - c(oo ) = (l _OH- - c _Na+)^.C₀

c(t) - c(oo ) = (l _OH- - c _Na+)^.C_t

og kan så finde forholdet mellem C_t og C₀

Herefter benytter vi molare konduktiviteter ved 0,001 M til at beregne:

og kan så omskrive (III) til:

Forsøgets princip

I forsøget måles konduktiviteten som funktion af tiden ved at forbinde ledningsevnemåleren med et voltmeter og foretage datafangst på de målte spændingsforskelle ved hjælp af programmet Datalyse. Konduktiviteten er proportional med spændingsforskellen, c(t) = konstant ^. U_t. Derfor er

Beregning af C_t kan udføres i Datalyses tabel eller i et regneark.

Apparatur

20 mL fuldpipetter, 250 mL måleglas, 1000 mL målekolbe, 100 mL og 400 mL bægerglas. Ledningsevnemåler med skriverudgang. Magnetomrører, SF-DigitalMeter eller IMPO DMI-24 multimeter med RS232 udgang. PC med Datalyse.

0,100M NaOH.

0,10 M Esteropløsning: Overfør fra burette 9,7 mL ethansyreethylester til en 1000 mL målekolbe, der i forvejen er fyldt ¾ op med demineraliseret vand. Efterfyld til stregen. Prop og omryst grundigt.

Kemikalier

1. Overfør 20,0 mL 0,100 M NaOH til et 400 mL bægerglas. Tilsæt 230 mL demineraliseret vand. Mål konduktiviteten af den opløsning og nedskriv resultatet.
2. Forbind den slukkede PC med et RS232-kabel til det slukkede multimeter. Forbind ledningsevnemålerens skriverudgang med det tilhørende kabel til multimetret.
3. Indstil multimetret til måleområdet 2 V. Indstil ledningsevnemåleren på område 1,5 mS/cm.
4. Tænd PC’eren og indlæs Datalyse. Tænd for ledningsevnemåleren og multimetret.
5. Vælg menuen Apparat | Vælg Apparat | Firma | Apparat | Tilslut | OK.
   Nu ses Apparatets betegnelse i menulinien som et "menupunkt".
6. Vælg "apparatbetegnelse" | Graf (t,f(t))). Indstil boksen Indstilling af Måleparametre: Tid pr måling = 60 sekunder. Max antal målinger = 30. Tryk OK. Nu er apparaturet klar til måling.
7. Overfør 210 mL demineraliseret vand og 20,0 mL 0,100 M NaOH til et 400 mL bægerglas på magnetomrøreren. Anbring dyppecellen og tænd for omrøringen.
8. Overfør 20,0 mL 0,10 M ester(aq) til et 100 mL bægerglas.
9. Hæld hurtigt esteropløsningen i natriumhydroxidopløsningen og tryk straks på knappen Mål på skærmen.
10. Tryk med jævne mellemrum på knappen Auto på skærmen. Så kan du følge hvorledes grafen udvikler sig.
11. Når målingen er afsluttet: Vælg menuen Vis | Vis Memo. Indskriv forsøgets data og andre relevante oplysninger. Vælg menuen Filer | Gem Data.
12. Vælg menuen Vis | Vis Tabel | Rediger | Marker Alt | Kopi. Nu ligger alle målepunkter som en tabel i udklipsholderen lige til at sætte ind i et regneark, eller du kan arbejde videre i Datalyses eget regnearksmodul.

Behandling af data i regnearket

1. Beregn C₀. Indsæt (t,U)-tabellen fra dataopsamlingen i regnearket og beregn C_t idet du indsætter k =0,36 I formlen for C_t.
2. Undersøg, evt. ved brug af Formelsamling Kemi, hvorledes koncentrationen af en reaktant afhænger af tiden i henholdsvis 0’te, 1’te og 2. ordens reaktioner.
3. Lav tabeller i regnearket, så du kan foretage relevante graiske afbildninger for at finde reaktionsorden.
4. Lad regnearket tegne to grafer for hver af de tre typer tabeller. En for første halvdel af måleserien og en for hele måleserien.
5. Undersøg ved brug af lineær regression (i Excel: Indsæt | Tendenslinie) hvilken orden, der giver den bedste rette linie ved at sammenligne R-kvadreret værdi fra afbildning til afbildning.
6. Bestem reaktionsordenen og hastighedskonstanten for reaktionen.
7. Overvej antagelsen, at der ikke indstiller sig en ligevægt.