Федеральное агентство по образованию

Высшее  учебное учреждение

Тульский государственный университет 

кафедра химии 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Лабораторная  работа

Определение активационных параметров гидролиза  трет-бутилхлорида в водно-ацетоновой смеси 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Тула, 2011 
 

   Цель  работы: Освоение методологии определения активационных параметров химических реакций. Выявление их роли в интерпретации механизма реакции.  

     Теоретическая часть

    Гидролиз трет-бутилхлорида протекает по механизму мономолекулярного нуклеофильного замещения (S_N1).

 
 
 
 

Скорость - определяющей стадией данного процесса является стадия гетеролиза субстрата.

Активационные параметры определяют из зависимости  константы скорости от температуры  в соответствии с уравнением Аррениуса.

Для определения  константы скорости гидролиза исследуют  кинетику реакции гидролиза при  двух температурах. Далее из уравнения  Аррениуса определяют значение предэкспоненциального  множителя  и энергию активации.

Расчет энтальпии  и энтропии активации можно произвести по следующим формулам:

Объекты и средства исследования

1. 0,1 М раствор трет-бутилхлорида в абсолютном ацетоне (раствор 1) – 100 мл
2. 0,03 М раствор КОН в водно-ацетоновой смеси (40% ацетона по объему) (раствор 2) – 100 мл
3. водно-ацетоновая смесь (40% ацетона по объему) – 100 мл (раствор3)
4. 0,02 М водный раствор серной кислоты
5. Колбы Эрленмейера – 3 шт
6. Пробирки со шлифом – 8 шт
7. Бюретка на 25 мл
8. Пипетки на 2 мл с делениями
9. Ультратермостат  с выводной  ячейкой
10. Секундомер

 
 
 
 

Программа работы 

1.  Приготовим в шести пробирках водно-ацетоновые растворы КОН различной концентрации, сливая в них следующие количества растворов 2 и 3.

 
 

2.  В пробирку № 1 добавить 4 капли индикатора - фенолфталеина, в отдельную пробирку налить 5 мл раствора №1, обе пробирки термостатировать в течение 5 мин, после чего содержание второй пробирки перелить в пробирку № 1 и включить секундомер. В момент обесцвечивания раствора зафиксировать по секундомеру время, соответствующее количеству HCl, эквивалентного количеству содержащегося в растворе КОН. Аналогичную процедуру проводят с содержимым пробирок № 2, №3 и т.д. Опыты проводим при 60^оС и 80^оС.

     О глубине протекания реакции во времени судить по количеству выделяющегося хлороводорода. Для определения количества HCl использовать метод внутреннего титрования.  В момент достижения точки эквивалентности (обесцвечивание раствора) количество эквивалентов добавленного титрующего раствора равно количеству эквивалентов титруемого компонента, выделившегося в результате реакции к данному моменту времени.  

Экспериментальная часть

Расчетно-экспериментальные  данные

Таблица 1.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      На  основании полученных данных строим график зависимости скоростиот концентрацияя трет-бутилхлорида:

                                                              При Т = 313 К

 
 

При 333 К

 

   Константа скорости при температуре 313 К равна 0,0095 с^-1, а при температуре 333 К -  0,0399 с^-1. Активационные параметры определяем из зависимости константы скорости от температуры в соответствии с уравнением Аррениуса графическим методом.

     
 

                 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выводы

     В работе определены активационные параметры  химической реакции гидролиза трет-бутилхлорида. Скорость определяющей является реакции  гетеролиза субстрата, данная реакция описывается кинетическим уравнением первого порядка.