物化试验预报试验酸酯类的水解速率-一级反应班级：四化三甲学号.DOC

物化實驗預報  班級：四化三甲 學號：1100101131 姓名：楊程偉 目錄 實驗目的------------------------------------------3 相關知識與原-----------------------------------3 實驗儀器與藥品--------------------------------12 實驗步驟------------------------------------------13 注意事項------------------------------------------13 參考資料------------------------------------------14 實驗目的: 了解一級反應 了解反應速率 藉測定乙酸酯類的水解速率，以定一級反應的速率常數 相關知識與原理: 用酸當觸媒讓乙酸乙酯進行水解反應，分解成乙酸和乙醇，藉由分析反應中乙酸含量的多寡，可以推算乙酸乙酯濃度(a)的變化，將乙酸乙酯濃度代入一級反應速率方程式，可得到反應速率常數k。如果將不同時間所得到的濃度(a)帶入公式，計算出來的k值均相同，即可證明本反應是一級反應，也就是證明反應速率與一分子的反應物濃度成正比。乙酸濃度的分析可用酸鹼滴定和pH質測定電導度測定的方法測得其濃度。影響反應速率的因素 除了反應物的性質以外，濃度、溫度和催化劑也是影響反應速率的重要因素。氣體反應的快慢還與壓力有關。增加反應物的濃度，即增加了單位體積內活化分子的數目，從而增加了單位時間內反應物分子的有效碰撞的次數，導致反應速率加快。提高反應溫度，即增加了活化分子的百分數，也增加了單位時間內反應物分子有效碰撞的次數，導致反應速率加快。使用正催化劑，改變了反應歷程，降低了反應所需的活化能，使反應速率加快。在化工生產中，常控制反應條件來加快反應速率，以增加產量。有時也要採取減慢反應速率的措施，以延長產品的使用時間。 酯化水解反應： 酯的水解是酯化反應的逆反應，在酸或鹼的催化作用下，可以加速水解反應的進行。?　　（1）鹼催化水解。若在鹼存在下，酯的水解反應則是不可逆的，因為水解所生成的酸立即與鹼作用生成羧酸鹽，使反應進行到底。酯的鹼性水解反應叫做皂化反應。?　　酯在鹼性溶液中的水解按下列反應歷程進行：?　　親核性強的OH?作為親核試劑，首先進攻羰基碳原子形成四面體負離子中間體，然後消除R′O?，R′O?雖為強鹼，但立即為生成的羧酸所中和，形成穩定的羧酸負離子與醇，從平衡上看是很有利的，使水解反應可以進行完全，實際上是不可逆的。?　　上述反應歷程簡寫為B?2（B表示鹼催化水解，AC表示酰氧鍵斷裂，2表示反應的速度決定步驟的動力學方程是二級的，即雙分子反應）。?　　（2）酸催化水解。在酸性條件下，酯的水解反應為：?酯在酸性溶液中的水解歷程：?　　在酸催化下，酯分子中羰基氧原子質子化，質子化的羰基碳的親電性大大加強，這樣使羰基碳更容易受親核能力不強的水分子的進攻，形成四面體正離子中間體，再通過質子轉移，最後消去醇和質子便得到羧酸。酸催化酯水解反應實際上是酯化反應的逆反應，所以它們是可逆反應。?　　酯在酸催化下水解歷程簡稱A?2（A表示酸催化水解）。?　　（3）影響酯水解反應速度的因素。酯的水解反應速度受鄰近取代基的影響十分明顯。酯分子中R或OR′的體積加大，所產生的空間位阻對其酸催化水解或鹼催化水解都是不利的，因為酯在水解反應的加成步驟中，羰基碳原子要由sp雜化變成sp雜化，形成四面體中間體，若R和OR′體積越大，取代基的數目越多，就越不利於四面體中間體的形成，都可能使水解反應速度變慢。可是在酸性溶液中水解叔醇所生成的酯時，例如乙酸叔丁酯，雖然烷氧基的體積比較大，但其酯的水解速度反而稍快，這是因為叔醇的酯在水解時是按S?1歷程反應的緣故。?　　在鹼催化歷程中第一步所生成的加成物為四面體中間體，並帶負電荷，當酯分子中R或R′連有吸電子基團時，由於－I效應使負電荷得到分散而穩定，使水解反應速度加快。吸電子基團越多，吸電子能力越強，水解反應速度也就越快。如三氟乙酸酯的鹼性水解在室溫下就能順利進行。?　　在酸催化歷程中，極性基團對水解反應速度有一定的影響，但其影響遠不如在鹼催化下水解中那樣大。原因是斥電子基團對酯的質子化有利，而對水分子的親核進攻不利。 除了反應物的性質以外，濃度、溫度和催化劑也是影響反應速率的重要因素。氣體反應的快慢還與壓力有關。增加反應物的濃度，即增加了單位體積內活化分子的數目，從而增加了單位時間內反應物分子的有效碰撞的次數，導致反應速率加快。提高反應溫度，即增加了活化分子的百分數，也增加了單位時間內反應物分子有效碰撞的次數，導致反應速率加快。使用正催化劑，改變了反應歷程，降低了反應所需的活化能，使反應速率加快