酢酸エチルの加水分解

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    酢酸エチルの加水分解
    -濃度を測定し、1次反応速度定数を求める-
    実験場所 材料設計学学生実験室
    実験環境 H16年10月18日 天気:晴 気温:21.2℃ 湿度:46.5%
    10月19日 天気:雨 気温:22.7℃ 湿度:68.4%
    目的
    塩酸による酢酸エチルの加水分解を行い、その反応速度式を決定して速度定数を算出し、その温度変化によりこの反応の活性化エネルギーを求める。
    原理
    酢酸エチルエステル (CH3CO2C2H5) の加水分解は酸または塩基触媒で加速される。酸触媒による加水分解は次式のように進むことが知られている。
    k2
    CH3CO2C2H5 + H2O + H+ CH3CO2H + C2H5OH + H+ (1)
    k2’
    反応速度式
    反応次数
    いまAとBが反応してCとDを与える化学反応を考える。
    n1A + n2B → n1’C + n2’D (2)
    即ち、n1モルのA物質、n2モルのB物質の反応系が互いに反応して、それぞれn1’ 、n2’モルのC、Dの生成系を生ずるとする。この反応速度は反応系中のいずれか一つの分量 (濃度又は圧力) の単位時間内に減少する割合、即ち
    (3)
    又は生成系中のいずれか一つの分量が単位時間内に増加する割合、即ち
    (4)
    で測定される。
    反応速度については質量作用の法則が成立し、反応系各物質の分量の相乗積に比例するならば、
    ( v = v1 or v2) (5)
    エステルの酸加水分解 (1) の速度は次式で示される。
    (6)
    ( Ac = CH3CO , Et = C2H5 , k2 : 進行方向の速度定数 , k2’ : 逆方向の速度定数)
    水は大量にあるので、その変化量は無視できるほど小さい。さらに、反応初期は酢酸、エタノールの濃度は小さいことを考えると、(6) 式は次のようにエステル濃度について1次となる。
    (7)
    これを積分して次式を得る。
    (8)
    但し、t = 0、tのときのAcOEtの濃度を[AcOEt]0、[AxOEt]tとする。
    活性化エネルギー
    化学反応の速度は温度の上昇に伴って増加するもので、この反応速度の温度変化に関してスウェーデンのArrhenius (1889)が実験的に次の関係を見出した。
    (9)
    ここにkは反応速度定数、Rは気体定数、Tは絶対温度である。Aは頻度因子と呼ばれ、主として反応分子の衝突などに関係するものである。Eは活性化エネルギーで、生成系に進むにはこのエネルギーの障壁を越えなければならないことを意味している。
    (9) 式の両辺の対数をとれば、
    (10)
    即ち、Eが温度Tにより変化しないものと仮定すれば、速度定数の対数lnkと絶対温度の逆数1/Tとは直線関係にある。従って種々の温度でkを求めると、この直線の傾斜から活性化エネルギーEが求められる。なお二つの温度T1、T2の速度定数をk1、k2とすれば次式によればよい。
    (11)
    kとEがわかれば (9) 式よりAの値も計算される。
    実験に使用した薬品、器具
    器具 恒温槽、ストップウォッチ、300ml戦つき三角フラスコ1個、200ml三角フラスコ1個、100-150ml三角フラスコ10個、100mlホールピペット1本、10mlホールピペット1本、5mlホールピペット6本50mlビュレット1本、氷、エタノール洗浄びん、1lビーカー、薬さじ、攪拌子、1l三角フラスコ、活栓付き試験管、100mlメスフラスコ
    試薬 特急酢酸エチル、1M-塩酸溶液200ml、水酸化ナトリウム、0.5M(1N)-シュウ酸、フェノールフタレイン、指

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    酢酸エチルの加水分解
    -濃度を測定し、1次反応速度定数を求める-
    実験場所 材料設計学学生実験室
    実験環境 H16年10月18日 天気:晴 気温:21.2℃ 湿度:46.5%
    10月19日 天気:雨 気温:22.7℃ 湿度:68.4%
    目的
    塩酸による酢酸エチルの加水分解を行い、その反応速度式を決定して速度定数を算出し、その温度変化によりこの反応の活性化エネルギーを求める。
    原理
    酢酸エチルエステル (CH3CO2C2H5) の加水分解は酸または塩基触媒で加速される。酸触媒による加水分解は次式のように進むことが知られている。
    k2
    CH3CO2C2H5 + H2O + H+ CH3CO2H + C2H5OH + H+ (1)
    k2’
    反応速度式
    反応次数
    いまAとBが反応してCとDを与える化学反応を考える。
    n1A + n2B → n1’C + n2’D (2)
    即ち、n1モルのA物質、n2モルのB物質の反応系が互いに反応して、それぞれn1’ 、n2’モルのC、Dの生成系を生ずるとする。この反応速度は反応系中のいずれか一つの分量 (濃度又は圧力) の単位時間内に減少する割合、即ち
    (3..

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