[물리화학] 아세트산 메틸의 가수분해

소개글

● 실험결과 해석 및 토의
1. 이 실험은 가수분해반응을 이용하여 온도에 따른 반응속도 상수를 결정하고 그 결과를 이용하여 활성화 에너지를 계산하는데 있다. 그런데 여기서 에스테르를 굳이 이용하는 이유는 무엇인가?

sol) 이온 반응은 속도가 매우 빠르기 때문에 보통 속도상수 측정에 적합하지 못한다. 반면 많은 유기 반응들은 실온에서 너무 느리게 진행하므로 역시 반응속도 측정에 부적당하다. 이 실험에서는 methyl acetate 의 수소 이온 촉매하의 가수분해 반응을 택하였다. 반응식은 다음과 같다.

CH3COOCH3 + H2O CHCOOH-CH3OH

실험 절차에 제시된 수소이온 농도에서 이 반응은 25~50℃ 범위에서 적당한 속도로 진행된다. 반응이 진행됨에 따라 acetic acid 가 발생한다. 그러므로 같은 부피의 반응 혼합물 시료를 적정하는데 필요한 NaOH 의 양도 반응이 진행됨에 따라 더불어 증가할 것이다. 이를 통해 반응의 실험정도를 추적하기가 용이하다. 때문에 에스테르를 이용한 것이다.

Tip 1 - 오차를 줄일 수 있는 유의사항
․ 시료를 얼음물 속에 부으면 반응속도가 느려지기는 하지만 시료의 적정은 시료 채취 후 가능한 빨리 실시해야 한다. 시간은 되도록 정확히 기록해야 하며, 시료를 꼭 주어진 정확한 시간 간격으로 채취할 필요는 없다. 원래의 반응 혼합물에 들어있는 Methyl acetate의 몰 수를 구하려면 반응 혼합물을 만들 때 사용한 피펫을 써서 5㎖의 ester를 무게 다는 병에 넣고 무게를 잰다. 전체 반응 혼합물의 부피는 산과 에스테르가 혼합된 105㎖라고 생각한다.
․ 얼음물은 진행되는 반응을 순간적으로 늦추어 주는 역할을 하므로 얼음물이 없으면 차가운 일반 증류수를 사용하여도 무방하다.

2. 온도에 따른 log c의 기울기가 일정하지 못한, 오차의 원인을 분석해보자.

sol) 많은 오차들이 있으나 우선 몇가지 큰 것들로 분류하여 가능한 오차요인을 설명하도록 하겠다.
1) 우선 가장 큰 요인은 일정한 온도를 유지하는 어려움이었다고 생각한다. 실험설계 자체가 항온조를 이용하는 것인만큼 일정한 온도유지가 성공적인 실험을 위한 분수령이었음에도 알고 있었음에도 불구하고, 실제 일정한 온도를 유지한다는 것은 쉬운 일이 아니었다. 25℃의 경우, 일정 온도를 유지하기 위해 정수기의 뜨거운 물과 실험실의 수돗물을 가열하여 번갈아 가며 부어주고, 물이 너무 많아지게 되면, 빼내는 아주 간단한 방법을 통하여 실험을 했다. 여기서는 온도유지 또한 매우 수월하게 이루어졌다. 그러나, 35℃,45℃ 경우에는 핫플레이트까지 동원을 하였지만, 온도를 일정하게 유지하는 것은 결코 쉽지가 않았다. 35℃,45℃ 경우에는 어느 순간 온도가 갑자기 올라가 버려 온도 유지를 위해 차가운 물을 부었다가 다시 온도가 급격히 내려가는 일도 있었 다. 특히 45℃의 경우가 제일 문제가 많았는데, 막 45℃로 맞추어 두었는데도, 1-2분 사이에 계속 1-2℃씩 온도가 떨어져서 ..

목차

● 실험 일자
● 실험 조원
● 실험 원리
● 실험장치 및 시약
● 실험 방법
● 실험 수행시 사용하는 장치 및 시약 조사
● 실험 수행중 실시하는 농도변환
● 실험 결과 및 데이터 해석
● 실험결과 해석 및 토의
● 참고사항
● 참고문헌

본문내용

● 실험결과 해석 및 토의
1. 이 실험은 가수분해반응을 이용하여 온도에 따른 반응속도 상수를 결정하고 그 결과를 이용하여 활성화 에너지를 계산하는데 있다. 그런데 여기서 에스테르를 굳이 이용하는 이유는 무엇인가?

sol) 이온 반응은 속도가 매우 빠르기 때문에 보통 속도상수 측정에 적합하지 못한다. 반면 많은 유기 반응들은 실온에서 너무 느리게 진행하므로 역시 반응속도 측정에 부적당하다. 이 실험에서는 methyl acetate 의 수소 이온 촉매하의 가수분해 반응을 택하였다. 반응식은 다음과 같다.

CH3COOCH3 + H2O CHCOOH-CH3OH

실험 절차에 제시된 수소이온 농도에서 이 반응은 25~50℃ 범위에서 적당한 속도로 진행된다. 반응이 진행됨에 따라 acetic acid 가 발생한다. 그러므로 같은 부피의 반응 혼합물 시료를 적정하는데 필요한 NaOH 의 양도 반응이 진행됨에 따라 더불어 증가할 것이다. 이를 통해 반응의 실험정도를 추적하기가 용이하다. 때문에 에스테르를 이용한 것이다.

Tip 1 - 오차를 줄일 수 있는 유의사항
․ 시료를 얼음물 속에 부으면 반응속도가 느려지기는 하지만 시료의 적정은 시료 채취 후 가능한 빨리 실시해야 한다. 시간은 되도록 정확히 기록해야 하며, 시료를 꼭 주어진 정확한 시간 간격으로 채취할 필요는 없다. 원래의 반응 혼합물에 들어있는 Methyl acetate의 몰 수를 구하려면 반응 혼합물을 만들 때 사용한 피펫을 써서 5㎖의 ester를 무게 다는 병에 넣고 무게를 잰다. 전체 반응 혼합물의 부피는 산과 에스테르가 혼합된 105㎖라고 생각한다.
․ 얼음물은 진행되는 반응을 순간적으로 늦추어 주는 역할을 하므로 얼음물이 없으면 차가운 일반 증류수를 사용하여도 무방하다.

2. 온도에 따른 log c의 기울기가 일정하지 못한, 오차의 원인을 분석해보자.

sol) 많은 오차들이 있으나 우선 몇가지 큰 것들로 분류하여 가능한 오차요인을 설명하도록 하겠다.
1) 우선 가장 큰 요인은 일정한 온도를 유지하는 어려움이었다고 생각한다. 실험설계 자체가 항온조를 이용하는 것인만큼 일정한 온도유지가 성공적인 실험을 위한 분수령이었음에도 알고 있었음에도 불구하고, 실제 일정한 온도를 유지한다는 것은 쉬운 일이 아니었다. 25℃의 경우, 일정 온도를 유지하기 위해 정수기의 뜨거운 물과 실험실의 수돗물을 가열하여 번갈아 가며 부어주고, 물이 너무 많아지게 되면, 빼내는 아주 간단한 방법을 통하여 실험을 했다. 여기서는 온도유지 또한 매우 수월하게 이루어졌다. 그러나, 35℃,45℃ 경우에는 핫플레이트까지 동원을 하였지만, 온도를 일정하게 유지하는 것은 결코 쉽지가 않았다. 35℃,45℃ 경우에는 어느 순간 온도가 갑자기 올라가 버려 온도 유지를 위해 차가운 물을 부었다가 다시 온도가 급격히 내려가는 일도 있었 다. 특히 45℃의 경우가 제일 문제가 많았는데, 막 45℃로 맞추어 두었는데도, 1-2분 사이에 계속 1-2℃씩 온도가 떨어져서 <font<font color=aaaaff>..</font>

참고 자료

없음