Мета роботи: визначити порядок і константу швидкості реакції гідролізу оцтово-етилового ефіру у присутності соляної кислоти при різних температурах; обчислити енергію активації реакції.
У водному розчині гідроліз оцтово-етилового ефіру за рівнянням
(1.1)
проходить практично повністю, але дуже повільно. Реакція значно прискорюється у присутності каталізатора – соляної кислоти, яка вводиться в реакційну систему у надлишку. За її відсутності процес перебігав би автокаталітично, бо оцтова кислота, що утворюється, дисоціює з утворенням іонів гідроксонію. У присутності надлишку HCl ступінь дисоціації оцтової кислоти дуже мала, і концентрація іонів гідроксонію у розчині залишається сталою. У реакції кислотного гідролізу складних ефірів виявляється специфічний кислотний каталіз, бо каталізатором є іони гідроксонію, і реакційноздатною є протонована форма вихідної речовини (субстрат S).
Стадії процесу:
Лімітуючою стадією кислотно-каталітичного процесу є перетворення реакційноздатної проміжної протонованої форми у продукти реакції. Отже, швидкість реакції гідролізу етилацетату дорівнює швидкості другої стадії:
, (1.5)
де – концентрація протонованої форми ефіру, що складає деяку долю aвід концентрації етилацетату Cеф, тобто: . У цім рівнянні k¢ = k2a – ефективна константа швидкості реакції. Коефіцієнт a не залежить від концентрації ефіру і визначається лише кислотністю середовища. Таким чином, концентрація H3O+ входить у величину k¢ в неявній формі. Оскільки реакцію проводять при невеликій концентрації ефіру у водному розчині, то концентрація води протягом усього експерименту практично не змінюється, і можна записати
, (1.6)
тобто швидкість реакції гідролізу етилацетату підкоряється кінетичному рівнянню першого (псевдопершого) порядку, у якому константа швидкості, що спостерігається, дорівнює .
Кінетику реакції вивчають за зміною у часі концентрації оцтової кислоти шляхом титрування проб, що відбираються з реакційної суміші через певні проміжки часу.