資料紹介

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
-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 (CH 3CO2C2H5) 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。
k 2
CH3CO2C2H5 + H 2O + H + ↔ CH3CO2H + C 2H5OH + H + (1)
k 2’
反応速度式
a. 反応次数
いま ABCD を与える化学反応を考える。
n 1A + n 2B → n 1’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’ 、n 2’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...

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