乙酸乙酯皂化反應(yīng)動力學(xué)研究

1、乙酸乙酯皂化反應(yīng)動力學(xué)研究吳堃 PB08206281中國科學(xué)技術(shù)大材料與工程系230026，金寨路96號，合肥摘要 化學(xué)動力學(xué)的研究是物理化學(xué)的重要組成部分。直接通過化學(xué)分析法測定反應(yīng)的動力學(xué)常數(shù)往往是難以進行的，本實驗采用測量電導(dǎo)率的方法，求出化學(xué)反應(yīng)的速率常數(shù)和活化能，有著精確度較高，實驗可行性比較好的特點。關(guān)鍵詞 皂化反應(yīng) 電導(dǎo)法 阿侖尼烏斯公式Study of Kinetics of Ethyl Acetates SaponificationWu KunDepartment of material science and technology，University of Science

2、 And Technology China230026，#96，JinzhaiRoad，HefeiABSTRACT An important part in Physical Chemistry is Kinetics in reactions. Usually, thats an impossible job to determination Kinetics Constant by chemical analysis ways. We MeasuredThe Conductivity to know the K an the E, which is an Simpler and Accur

3、ate way.KEY WORDS Saponification Conductivity Arrhenius1前言皂化反應(yīng)(Saponification)是堿(通常為強堿）催化下的酯被水解，而生產(chǎn)出醇和羧酸鹽，尤指油脂的水解。狹義的講，皂化反應(yīng)僅限于油脂與氫氧化鈉或氫氧化鉀混合，得到高級脂肪酸的鈉/鉀鹽和甘油的反應(yīng)。這個反應(yīng)是制造肥皂流程中的一步，因此而得名。它的化學(xué)反應(yīng)機制于1823年被法國科學(xué)家Eugne Chevreul發(fā)現(xiàn)。皂化反應(yīng)除常見的油脂與氫氧化鈉反應(yīng)外，還有油脂與濃氨水的反應(yīng)。其實，進行化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)實驗的關(guān)鍵是準確測得濃度隨時間變化的關(guān)系。一般有兩種方法：1化學(xué)分析法。優(yōu)點

4、：原理直接，儀器便宜。缺點：分析法有延遲效應(yīng)，數(shù)據(jù)準確性降低，對實驗樣品的破壞與消耗比較顯著。2電導(dǎo)法。優(yōu)點：速度快，數(shù)據(jù)準確。缺點：需要專用儀器，且實驗準確度受儀器實際情況的限制比較大，且只能測定導(dǎo)電的液體。關(guān)于這兩種方法的區(qū)別，下表做了闡述物質(zhì)濃度的測量化學(xué)法 物理法測量方法：直接測量 間接測量與濃度的關(guān)系： 線性關(guān)系為最佳測量的便利性：間歇性測量 連續(xù)性測量獲得數(shù)據(jù)的方式：稱重或滴定 儀表直接讀數(shù)獲得數(shù)據(jù)所需時間：10分鐘 2秒物理量間區(qū)別：物質(zhì)特征物理量測定體系整體物理量測定物理量間測量區(qū)別：計算公式或工作曲線需要用排除法， 要測量反應(yīng)前和（/或）反應(yīng)平衡后的體系物理量本實驗使用了電導(dǎo)

5、法。乙酸乙酯的皂化反應(yīng)因為1:1的比例關(guān)系和比較容易得到的反應(yīng)原料與反應(yīng)條件，所以經(jīng)常被用來研究。在本實驗中，由于反應(yīng)是在較稀的水溶液中進行的，我們可以假定CH3COONa全部電離，反應(yīng)前后溶液中離子數(shù)目和離子所帶電荷不變，但由于CH3COO的遷移率比OH的遷移率小，隨著反應(yīng)的進行，OH不斷減少，CH3COO的濃度不斷增加，故體系電導(dǎo)率值會不斷下降，在一定范圍內(nèi)，可以認為體系的電導(dǎo)率的減少量和CH3COO的濃度x增加量成正比。因此，在本實驗使用電導(dǎo)法是可行的。乙酸乙酯皂化反應(yīng)方程式為： CH3COOC2H5NaOH CH3COONaC2H5OH根據(jù)乙酸乙酯皂化反應(yīng)的原理，可以由公式算出k。而根

6、據(jù)阿倫尼烏斯公式，可以計算反應(yīng)的活化能2實驗部分（1）實驗儀器儀器型號儀器名稱生產(chǎn)廠商JB-1B磁力攪拌器上海雷磁新涇儀器公司HK-2A超級恒溫水浴南京大學(xué)校辦工廠SEVEN MULTI電導(dǎo)率綜合測試儀梅特勒托利多儀器有限公司（2）實驗方法1、打開恒溫槽使其恒溫在30。2、NaOH溶液的配制：用一個小燒杯配制少量的濃NaOH溶液，在特大的廣口瓶裝入很多的的蒸溜水（離子交換水），將所選用實驗儀器的測量電極插入水中，電磁攪拌條件下，逐滴加入濃濃NaOH溶液到L=13001400S/cm。3、NaOH溶液的滴定：將配制好的NaOH溶液用人工手動滴定管和酚酞指示劑在室溫下進行濃度測定，重復(fù)三次以上，取

7、平均值。4、L的測定：（ 30.00）取100ml配制且滴定好的NaOH溶液置于恒溫夾套反應(yīng)器中，插入洗凈且吸干水的測量電極，恒溫10分鐘，用計算機軟件連接儀器進行數(shù)據(jù)取樣。 5、L的測定：（30.00）完成L的測定后，使用小容量的移液管移取所需用量的乙酸乙酯，穿過大口玻璃套，將乙酸乙酯全部放入溶液中，不要遺留在玻璃套的內(nèi)壁上，以免濃度不準。放到一半時打開秒表計時，讀數(shù)平穩(wěn)變化后，按下READ按鍵進行取樣，在電導(dǎo)率儀一個測試周期后，（40min）儀器將會自動停止計數(shù)。6、按步驟3、4和5在35.00下進行測量。（3）實驗數(shù)據(jù)記錄1、計算機取樣所得數(shù)據(jù)已經(jīng)上傳至FTP文件夾。2、滴定與稱重數(shù)據(jù)滴

8、定實驗編號123鄰苯二甲酸氫鉀質(zhì)量g0.03520.03070.0357NaOH溶液用量ml32.6529.9233.90NaOH溶液濃度moldm30.0105580.0100480.010313NaOH溶液濃度均值moldm30.0102923、算得的加入乙酸乙酯的量為0.05ml。（4）實驗數(shù)據(jù)處理有公式知，要得出k，就要利用對t作圖。在30，L0穩(wěn)定在1303S/cm，即可斷定L0為 1303S/cm。在35，L0穩(wěn)定在1292S/cm，即可斷定L0為 1292S/cm。每分鐘讀數(shù)12個，進行了40分鐘，因此有480個數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)比較多，所以單一列出表格進行處理，此表格一并上傳。30

9、攝氏度數(shù)據(jù)處理.xlsx35攝氏度數(shù)據(jù)處理.xlsx然后，用origin做出比值與時間的曲線。最后做出的曲線為圖一：30攝氏度擬合曲線圖二：35攝氏度擬合曲線而origin算出的兩條曲線的斜率為攝氏度圖斜率3010.012253520.01116所以反應(yīng)速率常數(shù)K1=0.9496 dm3mol-1min-1，K2=1.0845 dm3mol-1min-1?；罨苡蒐n0.911*155180=EE=-14464J/mol（5）實驗結(jié)果討論1、根據(jù)文獻得出本反應(yīng)的活化能數(shù)據(jù)為28286J/mol，與實驗值差距比較大，造成這個結(jié)果的主要原因有：首先，發(fā)現(xiàn)在高溫35度時的速率常數(shù)反而低于30度時，這

10、是引入誤差的主要原因，也是不合理的因素。乙酸乙酯的皂化反應(yīng)在比較高的溫度下應(yīng)該反應(yīng)的比較快。然而觀察數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)高溫下的慢節(jié)奏是從反應(yīng)一開始就體現(xiàn)出來的，一直到結(jié)束仍保持這個趨勢，可見應(yīng)不是個別實驗數(shù)據(jù)的偶然誤差造成的。其次，雖說K1K2，但是其實這兩個值十分接近，結(jié)合公式中Ln的算法，可知此公式對準確度的要求比較高，也就是說一旦比較小的偏差就會造成如此大的誤差。再次，由于10分鐘左右以后，反應(yīng)體系的溫度并不能提升到35度，而是在34度左右，也就是說兩個體系的溫差比計算中的小。最后，電導(dǎo)率儀需要清洗，但是鉑黑又不能擦拭，必然留下許多蒸餾水和其他污染物，進一步影響了實驗結(jié)果的準確性。2、從圖中可以看出，比值與時間的曲線向下彎的趨勢，說明隨著時間的推移，反應(yīng)進行程度提高，反應(yīng)正向進行的動力逐漸減弱，正向前進的速率逐漸降低。3、反應(yīng)的不準確因素十分多。而由于加乙酸乙酯的量太少，而乙酸乙酯又屬于易揮發(fā)物質(zhì)，因此實際加入的量比較不準確。4、另外，發(fā)現(xiàn)在沒有加入乙酸乙酯的時候，溶液的電導(dǎo)率雖然比較穩(wěn)定，但仍呈現(xiàn)出下降的趨勢，由于氫氧化鈉濃度很低，不可能出現(xiàn)電離不徹底，所以這主要是因為氫氧化鈉溶液自身在攪拌下產(chǎn)生了一定的損失。4實驗結(jié)論 通過本實驗，可以看出化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)特點在本反應(yīng)中體現(xiàn)的十分明顯，即很小的影響因素都會對反應(yīng)的實際情況產(chǎn)生較大的影響