[실험리포트] 메틸아세테이트의 수분해반응

목차

1. 실험 제목 : 메틸아세테이트의 수분해반응
2. 실험목표
3. 이론
4. 장치 및 시약
5. 실험방법
6. 참고문헌

본문내용

높은 알칼리성 용액에서는 그 색을 유지한다. 그 원인은 트리페닐메틸계에 특유한
것으로, 일반적으로 탄소원자가 다른 4개의 원자와 결합해 있는 경우에는 무색이고, 다른 3개의 원자와
결합하여 분자가 평면에 가까운 구조를 이루고 있는 경우(알칼리성형)에는 색을 지닌다고 하는 성질에
의한다. 1871년 A.바이어에 의해서 처음으로 합성되었으며, 프탈산무수물과 페놀을 가열축합하면 생긴다. 염기성 지시약으로 사용되는 외에 완하제로서 약품으로도 사용된다.
5.실험방법
1.준비사항
표준화된 수산화 나트륨저장 용액을 준비한다.
좀더 정확한 실험을 하려면 대기중의
CO_2
차단하기위해 소다 석회를미리 준비해도된다.
2. 실험 순서
① 12ml 아세트산 메틸이 담긴 시험관과 표준화된 1N 염산 250ml를 항온조 안의 플라스크에 넣어서
열평형에 도달하게 한다.
② 15분 경과후 열평형에 도달한 표준화된 염산을 5ml씩 두 세 번 취해 표준화된 수산화 나트륨으로
적정해 이때 수산화 나트륨의 적정 부피를 확인한다.
③ 산 100ml는 항온조에 잠긴 250ml 삼각 플라스크 두 개에 각각 옮기고, 5분동안 열 평형에 도달하도록 둔다.
④ 아세트산 메틸 5ml를 눈금 피펫으로 정확히 취해서 산100ml가 담긴 플라스크에 옮긴다.
⑤ 반응용기로부터 5ml 씩취해 적정 플라스크에 빨리 옮기고 50ml 증류수를 넣어준다.(이때 더해지는 반응시간 을 줄이기위해 적정을 최대로 빨리 낮은 온도에서 한다.)
⑥ 피펫의 용액양이 적정 플라스크에 반정도 빠졌을 때 시간을 측정한다. 이때의 적정부피또한 기록한다.
⑦ 추가 시료를 1시간에 10분 간격으로 취한다. 다음 시간에는 2분간격으로 취한다.
⑧ 두번째 측정은 첫 번째 실험 후 약 15분 후에 한다.
⑨ 같은 방법으로 35℃온도에서 두 실허을 한다. 3개의 시료는 5분간격, 10분간격으로 몇회, 20분간격으로 취한 다.
⑩ 처음 실험 이후 30분후에 간단한 시험측정을 수행한다.
3. 데이터처리
·과정
② 에서 표준화된 염산의 농도에 해당하는 수산화 나트룸의 적정부피를 알수 있다.
aMV=bM`V`(a,b는 산이나 염기의 분해 가수, 주거나 받거나 하는 양성자 수, M은 몰농도, V는 부피이다.)
n=MV(몰농도×부피)
산-염기 적정시 해리되어 양성자를 얼마나 내놓는냐가 중요하다. 그래서 이 점을 고려하여 수산화 이온이나 수소이온의 전체적인 몰수를 구해서 이 값이 같으면 중화적정.
위식을 노르말농도를 통해서 나타내면 NV=N`V`
이실험에서 1N염산 5ml를 25℃용액에 넣어 열 평형시킨다. 그러면 그때 온도에서 물의 부피가달라지므로 농 도가 변하게 된다. 이때 염산 aN 5ml를 0.2N 수산화 나트륨 용액
V_x ml
로 적정시켰다고 하면
aN×5ml=0.2N×
V_x ml
, ∴ aN 5ml를 적정하는데
V_x ml
의 부피가 소요
④ 에서aN염산 100ml와 아세트산 메틸 5ml를 혼합시킨다. 전체부피는 105ml이나 이상용액이 아니기 때문에 전체부피가 105ml보다 약간 적은 104.6ml가 된다. 그 부피를
V_s
라 하자. 이때 염산에서 해리 되는 수소이 온의 몰수는 a×100ml 전체부피
V_s
이다.
·적정
염산의 적정
④번 혼합 용액에서 5ml를 따면 수소이온의 몰수는
aN×100ml:
V_s
ml=x몰:5ml
계산하면 x=
{aN×100ml×5ml }over {V_s ml}
이다. ②에서 aN×5ml=0.2N×
V_x ml
임을 알고 있음으로 이것을 옆의 식에 대입하면
{0.2N×V_x ml×100ml} over {V_s ml}
식이 나오고 이식을 노르말농도 × 부피라고 봐씁ㄹ때 적정에 필요한 수산화 나트륨의 부피는
V_x over V_s 100ml
가 된다.
반응후 생성된 아세트산 적정
아세트산 메틸 5ml 무게는 5ρg(아세트산 메틸의 밀도는 25℃에서 0.9273g/l, 35℃에서 0.9141g/l)이다.
반응 혼합 용액의 전체부피는
V_s
이고 여기서 5ml를 따오는것이므로 그 5 mg당 존재하는 아세트산 메틸의 몰수는
5ρ over M_2 × 5 OVER V_S
이다.
아세트산 메틸 1몰이 가수분해 하에 형성된 아세트산을 적정하는것이므로 1N 수산화 나트륨 1000N/ml가 필요하다.
5ml 채취 시료에서 가수 분해 되어 생성된 아세톤
5ρ over M_2 × 5 OVER V_S
몰이다. 적정하려면
1몰:1000/Nml =
25ρ over{ M_2 V_S}
:X부피
∴부피=
25ρ over{ M_2 V_S}
×
1000 OVER N
전체 적정하는데에 필요한 수산화 나트륨의 적정부피
염산과 아세트산을 적정한 값을 더해준다. 이것이 반응이 완료되었을 때 필요한 부피이다.
시간이 무한히 흘러 반응이 완결되었다고 하면,
V_INF
=염산을 적정할 때 필요한 부피+ 전부 반응해서 생성된 아세트산 적정시 부피=
V_x 100 over V_s + 1000 over N
25ρ over{ M_2 V_S}
그러나 실제로 시료를 채취해서 시간이 t만큼 경과했을 때 적정하는 부피
V_t
는 아직 반응이 덜 이루어진 상태에서 생성된 아세트산을 적정하는 비피와 염산 적정부피가 더해진 값이다. 그러므로 반응혼합물 시료에 반응하지 않고 남앙 lT는 아세트산 메틸의 양을알기위해서는
V_ INF
-
V_t
몰만큼의 아세트산 메틸이 5ml에 있는 것이므로 그 몰농도는
V_ INF
-
V_t
×N/5가 된다.
이 실험 적으로 그한 농도를 1차반응식에 넣어서 시간과 농도에대해 측정값들을 확인한후 시그마플롯을 이용하여 그래프를 그리면 그 그래프의 기울기가 속도 상수 계수가 된다. 서로 다른 두온도에서의 속도 상수를 알아냈다면
Arrhenius의 정의를 이용해 활성화 에너지를 구해낸다.
6. 참고문헌
P.W ATKINS M.J Cluston 물리화학 자유아카데미 1995
내무부 감수 위험물 편람 대웅출판사 1993
최영상외3명 생체과학을 위한 물리화학 3판1996
김창홍외 5명 화학대사전 1978
김일두외 공역 일반화학 희중당
나상무, 전영무외 공역 화학의 세계 자유아카데미 1995
화학의 기본지식
분석화학

키워드

수분해반응,   메틸아세테이트,   산도,   알카리도,   염기