Phản ứng este hóa | Khái niệm hoá học
Phản ứng este hóa là phản ứng giữa axit cacboxylic và ancol trong điều kiện nhiệt độ, có H2SO4 đặc làm xúc tác. Đặc điểm của phản ứng este là phản ứng thuận nghịch, hiệu suất phản ứng H <100%.
Giới thiệu
1. Khái niệm
Phản ứng este hóa là phản ứng giữa axit cacboxylic và ancol trong điều kiện nhiệt độ, có H2SO4 đặc làm xúc tác.
Phương trình phản ứng tổng quát: RCOOH + R’OH RCOOR’ + H2O
Cơ chế phản ứng:
Cơ chế phản ứng este hóa theo Fiso là proton hóa và loại proton cùng với giai đoạn cộng và tách. Đầu tiên nhóm cacbonyl của axit cacboxylic bị proton hóa bởi xúc tác axit. Sau đó, ancol tấn công nucleophin yếu vào cacbon – cacbonyl.
Từ nồng độ chất phản ứng và sơ đồ có thể dùng để xác định hằng số cân bằng K, ta có
K = [RCOOR’].[H2O]/[RCOOH].[R’OH]
Hằng số cân bằng của phản ứng este hóa theo Fiso là nhỏ hơn 4.
Thí dụ, nếu K =4 và tỉ lệ về số mol của ancol và axit cacboxylic là 1:1 thì sản phẩm este thu được cao nhất là 67%.
Nồng độ các chất tại thời điểm cân bằng khi tỉ lệ về số mol của các chất phản ứng là 1:1 và K =4 là:
[RCOOR’] = 0,67 mol/l; [H2O] = 0,67 mol/l; [RCOOH] = 0,33 mol/l; [R’OH] = 0,33 mol/l
2. Đặc điểm của phản ứng este hóa
Phản ứng este hóa có 2 đặc điểm:
– Đặc điểm thứ nhất là phản ứng cần có xúc tác, nhiệt độ và xảy ra chậm theo cả hai hướng
Thí dụ: CH3COOH + CH3CH2OH CH3COOCH2CH3 + H2O
Khi không có xúc tác, với tỉ lệ tương đương của các chất phản ứng, nếu ở nhiệt độ phòng thì phải mất 16 năm mới đạt trạng thái cân bằng; Nếu ở 100oC phải cần 32 giời mới đạt hiệu suất 50%; nếu ở 150oC phải cần 24 giờ mới đạt hiệu suất 50%.
Phản ứng được xúc tiến nhanh nhờ chất xúc tác là ion H+ của axit H2SO4 hay HCl khan. Với phản ứng trên, dùng xúc tác là H2SO4 đặc, ở 140oC thì cần 6 giờ cho hiệu suất 67% so với lý thuyết. Lượng xúc tác H2SO4 cần từ 5-10% so với lượng ancol.
– Đặc điểm thứ hai là phản ứng thuận nghịch.
Chiều thuận là phản ứng este hóa, cần xúc tác là ion H+. Chiều nghịch là phản ứng thủy phân, cần xúc tác là axit hoặc bazo. Nếu dùng xúc tác là bazo kiềm như NaOH, KOH thì gọi là phản ứng xà phòng hóa và phản ứng xảy ra một chiều.
Phản ứng este hóa cho một hỗn hợp cân bằng giữa các chất phản ưng và các sản phẩm phản ứng.
Muốn chuyển dịch cân bằng, người ta có nhiều cách. Thí dụ, muốn chuyển dịch cân bằng theo chiều thuận, cần phải:
– Tăng nồng độ các chất phản ứng (ancol hoặc axit, thường thì tăng nồng độ ancol).
– Tách lấy một sản phẩm ra khỏi hỗn hợp phản ứng bằng cách chưng cất song song với việc tiến hành phản ứng.
Đối với chiều nghịch: Muốn cho phản ứng xảy ra hoàn toàn, cần dùng dung dịch NaOH hoặc KOH sẽ cho phản ứng xảy ra một chiều. Có thể so sánh phản ứng este hóa và phản ứng trung hòa. Hai phản ứng này đều giống nhau là sản phẩm có tạo ra nước, nhưng sự tách nước lại khác nhau.
Người ta đã dùng nguyên tử đánh dấu (đồng vị O18) để khảo sát phản ứng este hóa và chứng minh được rằng oxi nặng nằm trong cấu tạo của este, còn H2O thì không có.
Trong phản ứng este hóa, khả năng phản ứng của ancol và axit cacboxylic cũng thay đổi theo thứ tự sau:
HCOOH> CH3COOH> CH3CH2COOH> (CH3)2CHCOOH
CH3OH> CH3CH2OH> (CH3)2CHOH> (CH3)3COH
Tổng số đánh giá:
Xếp hạng: / 5 sao
Chia sẻ
Các khái niệm hoá học liên quan
Hằng số cân bằng
Hằng số cân bằng là giá trị của thương số phản ứng được tính từ biểu thức cho trạng thái cân bằng hóa học . Nó phụ thuộc vào cường độ ion và nhiệt độ và không phụ thuộc vào nồng độ chất phản ứng và sản phẩm trong dung dịch.Hằng số cân bằng là một đại lượng không thứ nguyên (không có đơn vị). Mặc dù tính toán thường được viết cho hai chất phản ứng và hai sản phẩm, nhưng nó hoạt động cho bất kỳ số lượng người tham gia phản ứng.
Muối clorua
Muối clorua là hợp chất vô cơ được tạo thành từ cation kim loại và anion gốc clorua. Đa số muối clorua dễ tan trong nước, mội vài muối hầu như không tan. Nhiều muối clorua có ứng dụng quan trọng, Natri clorua là muối clorua điển hình nhất và được sử dụng rộng rãi dùng làm muối ăn và nguyên liệu cho sản xuất clo, natri hidroxit, axit clohidric.
Vật liệu nano và ứng dụng
Vật liệu nano là loại vật liệu có cấu trúc các hạt, các sợi, các ống, các tấm mỏng,…Kích thước của vật liệu nano trải một khoảng khá rộng, từ vài nm đến vài trăm nm. Vật liệu nano là đối tượng của hai lĩnh vực là khoa học nano và công nghệ nano, nó liên kết hai lĩnh vực trên với nhau.
Nguyên tử
Nguyên tử là hạt nhỏ nhất của nguyên tố hóa học không thể chia nhỏ hơn được nữa về mặt hóa học.
Lưu huỳnh
Trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học, nguyên tố lưu huỳnh nằm ở ô thứ 16, chu kì 3, nhóm VIA và có kí hiệu hóa học là S. Lưu huỳnh là một phi kim phổ biến, dạng tinh khiết có màu vàng chanh. Trong thiên nhiên, nó có thể tìm thấy ở dạng tự do và tập trung ở các vùng có núi lửa như Xixili và Nhật Bản. Nga và Mĩ là những nước có nhiều mỏ lưu huỳnh tự nhiên lớn nhất hiện nay. Trong thương mại, nó được sử dụng rất rộng rãi như làm phân bón, thuốc súng, thuốc trừ sâu và thuốc diệt nấm.
Một số định nghĩa cơ bản trong hoá học.
Mol là gì?
Trong hóa học, khái niệm mol được dùng để đo lượng chất có chứa 6,022.10²³ số hạt đơn vị nguyên tử hoặc phân tử chất đó. Số 6,02214129×10²³ – được gọi là hằng số Avogadro.
Độ âm điện là gì?
Độ âm điện là đại lượng đặc trưng định lượng cho khả năng của một nguyên tử trong phân tử hút electron (liên kết) về phía mình.
Kim loại là gì?
Kim loại (tiếng Hy Lạp là metallon) là nguyên tố có thể tạo ra các ion dương (cation) và có các liên kết kim loại, và đôi khi người ta cho rằng nó tương tự như là cation trong đám mây các điện tử.
Nguyên tử là gì?
Nguyên tử là hạt nhỏ nhất của nguyên tố hóa học không thể chia nhỏ hơn được nữa về mặt hóa học.
Phi kim là gì?
Phi kim là những nguyên tố hóa học dễ nhận electron; ngoại trừ hiđrô, phi kim nằm bên phải bảng tuần hoàn.
Những sự thật thú vị về hoá học có thể bạn chưa biết
Sự thật thú vị về Hidro
Hydro là nguyên tố đầu tiên trong bảng tuần hoàn. Nó là nguyên tử đơn giản nhất có thể bao gồm một proton trong hạt nhân được quay quanh bởi một electron duy nhất. Hydro là nguyên tố nhẹ nhất trong số các nguyên tố và là nguyên tố phong phú nhất trong vũ trụ.
Sự thật thú vị về heli
Heli là một mặt hàng công nghiệp có nhiều công dụng quan trọng hơn bong bóng tiệc tùng và khiến giọng nói của bạn trở nên vui nhộn. Việc sử dụng nó là rất cần thiết trong y học, khí đốt cho máy bay, tên lửa điều áp và các tàu vũ trụ khác, nghiên cứu đông lạnh, laser, túi khí xe cộ, và làm chất làm mát cho lò phản ứng hạt nhân và nam châm siêu dẫn trong máy quét MRI. Các đặc tính của heli khiến nó trở nên không thể thiếu và trong nhiều trường hợp không có chất nào thay thế được heli.
Sự thật thú vị về Lithium
Lithium là kim loại kiềm rất hoạt động về mặt hóa học, là kim loại mềm nhất. Lithium là một trong ba nguyên tố được tạo ra trong BigBang! Dưới đây là 20 sự thật thú vị về nguyên tố Lithium – một kim loại tuyệt vời!
Sự thật thú vị về Berili
Berili (Be) có số nguyên tử là 4 và 4 proton trong hạt nhân của nó, nhưng nó cực kỳ hiếm cả trên Trái đất và trong vũ trụ. Kim loại kiềm thổ này chỉ xảy ra tự nhiên với các nguyên tố khác trong các hợp chất.
Sự thật thú vị về Boron
Boron là nguyên tố thứ năm của bảng tuần hoàn, là một nguyên tố bán kim loại màu đen. Các hợp chất của nó đã được sử dụng hàng nghìn năm, nhưng bản thân nguyên tố này vẫn chưa bị cô lập cho đến đầu thế kỉ XIX.
So sánh các chất hoá học phổ biến.
H3RhCl6 và C2H5NH3Cl
Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất Axit clororhodic(III) và chất Etylamoni clorua
(NH4)2PtCl4 và AsCl4
Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất Ammonium tetrachloroplatinate(II) và chất Tetracloroasenat(III)
Ni(NO2)2 và [PCl4][PF6]
Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất Niken(II) Nitrit và chất Tetrachlorphosphonium‐hexafluorophosphat
[AsCl4][AsF6] và [Ni(H2O)2(NH3)4]SO4
Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất Tetrachloroarsen hexafluoroarsenate và chất Diaquatetraamminenickel(II) sulfate