Работа 4. Изучение кинетики реакции омыления уксусноэтилового эфира щелочью методом потенциометриии

Реакция омыления уксусноэтилового эфира протекает по уравнению

Данная реакция практически необратима, протекает с заметной скоростью и является реакцией второго порядка. В общем случае выражение для скорости этой реакции можно записать

Для определения частного порядка реакции по гидроксид-иону и константы скорости применяется " метод избытка реагента". При избытке эфира уравнение для константы скорости будет иметь вид

,

где , и кинетика этой реакции будет подчиняться кинетике реакции первого порядка, а выражение для константы скорости будет

(1)

В данной работе концентрация щелочи определяется методом потенциометрии. В качестве индикаторного используется стеклянный электрод. Потенциал стеклянного электрода зависит от активности ионов водорода:

(2)

Активность ионов водорода связана с активностью гидроксид-ионов

(3)

где - ионное произведение воды, величина постоянная при заданной температуре. Из уравнения (3) находим концентрацию ионов водорода и подставляем в (2):

,

где ;

Таким образом, мы установили, что потенциал стеклянного электрода линейно зависит от концентрации гидроксид-ионов.

Составим гальваническую цепь из стеклянного электрода и электрода сравнения, погруженных в исследуемый раствор. В работе в качестве электрода сравнения используется насыщенный хлоридсеребряный электрод (ХСЭ). Измеряемая ЭДС такой цепи будет равна

Из этого уравнения находим концентрацию гидроксид-ионов

и подставляем в уравнение (1)

(4),

где - разность потенциалов в момент времени t от начала опыта, а - в начальный момент времени.

Константу скорости реакции вычисляем по уравнению

(5)

Для определения графическим методом уравнение (4) запишем в виде

Т.е. по тангенсу угла наклона прямой в координатах можно оценить , а затем по уравнению (5) найти константу скорости реакции. Зная константы скорости при двух температурах Т₁ и Т₂ можно вычислить энергию активации Е_а по уравнению

(6)