아세트산메틸의 가수분해에서 반응속도상수 구하기

소개

물리화학실험에서 발표한 자료입니다. 많은 도움되시길 바랍니다.

목차

1. 서론
2. 배경
3. 재료 및 방법
4. 데이터 처리 방법
5. 토의

본문내용

순수한 물에서 매우 느린 아세트산메틸의 가수분해 반응은 수소 이온에 의해 촉진된다.

이 반응은 가역반응으로 은 정반응의 속도상수이고 는 역반응의 속도상수이다. 그러므로 어떤 시간에서 가수분해의 순수한 속도는 정반응속도와 역반응속도의 차이이다. 정반응과 역반응 각각은 2차 반응의 속도식 v=에 의해 주어진 간단한 속도 법칙을 따른다.

묽은 용액에서 물은 과량으로 존재한다. 이것의 농도 변화는 물 자체의 농도에 비해서 무시해도 좋지만 아세트산메틸의 농도 변화는 자체 농도에 비해 매우 크다. 이 경우 위의 식은 다음과 같이 쓸 수 있다.

가수분해의 초기 단계에서는 아세트산과 메탄올의 농도는 무시할 수 있으므로 이들의 곱은 위 항에서 제거할 수 있다. 그러면 반응은 다음과 같이 1차로 나타난다.


의 값은 1차 반응의 고전적인 방법의 하나에 의해 결정된다.
두 다른 온도에서 구한 값으로 활성화 에너지를 계산할 수 있다.
van`t hoff 의 평형관계식에서 이고 k는 농도로 표현된 평형상수, 는 내부에너지 변화를 나타낸다.
A+B⇔C+D에서 정반응은 이고 역반응은 이다. 평형에서 이들 두 속도가 일치하기 때문에 = 즉, 이고 농도로 표현된 K는 속도상수의 비이다. 과가 서로 다른 에너지 과 에 의해 영향을 받을 것이라 가정하면 두식 , 로 나타낼 수 있다. 는 온도에 의존하지 않으므로 이 온도와 무관한 경우 식을 적분하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있다.
lnK=lnA- 또는 K=A
A는 온도와 무관한 지수 앞 인자로 실험적 값이다. (R은 기체상수)
Arrhenius도 위식에서 출발하여 일반적인 개념을 제시하였다. 온도에 의존한 충돌빈도에 더하여 활성화된 분자개념을 도입하였다 .따라서 lnK 대 을 도시하면 그 기울기는 -를 구해낼 수 있다.

Ⅲ. 재료 및 방법
1)실험재료
항온조(온도 조절기를 이용하여 내부의 온도를 자동적으로 일정하게 유지하도록 만든 기구)
뷰렛, 깔대기, 삼각플라스크(250ml 3개, 100ml 4개), 눈금피펫(5ml 2개, 10ml 2개 25ml 1개), 초시계, 아세트산 메틸, 페놀프탈레인 지시약, 증류수, 0.2N수산화나트륨 1L, 1N 염산 표준용액 500ml , 교반기

2)실험방법
① 12ml 아세트산 메틸이 담긴 시험관과 표준화된 1N 염산 250ml, 250ml 빈 삼각플라스크 2개를 각각 항온조 안에 넣어서 열평형에 도달하게 한다.(15분 내외면 충분)

② 열평형에 도달한 표준화된 염산을 5ml를 수산화나트륨으로 적정해 적정 부피를 확인한 다. (2~3회 실시하여 평균값을 구한다.)
③ 산 100ml는 항온조에 잠긴 250ml 삼각 플라스크 두 개에 각각 옮기고, 5분 동안 열평 형에 도달하도록 둔다.
④ 준비해 둔 100ml 삼각플라스크 3개에 각각 증류수 50ml와 페놀프탈레인 지시약을 1~2 방울 넣고 교반기 위에 올려놓는다.
⑤ 아세트산 메틸 5ml를 눈금 피펫으로 정확히 취해서 HCl 100ml가 담긴 플라스크에 옮긴다.
⑥ 아세트산 메틸이 피펫에서 절반 정도 빠져 나왔을 때 타이머를 누르고 이때의 전체 부피를 기록한다.
⑦ 5분이 경과하면 (염화수소+아세트산 메틸)용액 5ml를 피펫으로 취해 ④번 플라스크에 넣고 적정을 시작한다. (오차를 줄이기 위해 가능한 빨리 적정)

⑧ 10분, 15분이 경과된 후에도 동일한 방법으로 적정을 실시한다.
⑨ 35℃온도에서 같은 실험을 반복 한다.
⑩ 적정에 소모된 NaOH의 부피를 기록한다.

참고자료

· 없음