酢酸エチルの温度変化による反応速度の違いについて実験を行いました。そこで、摘定値と反応時間のグラフを作成したのですが、そこから速度定数を求めるにはどうしたらよいのでしょうか?傾斜を求めるとか・・・言っていたんですが求め方が解りません。教えて下さい。
もう一つ、反応温度の違いによってなぜグラフに違いが出るのかも教えていただければ良いのですが。

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A 回答 (5件)

>摘定値と


は多分.酸塩基てきていで.酢酸残量でしょう。
酢酸残量からせいせいさくエチ量は求められますね。

生成酢エチ量を時間で微分すれば.反応速度になります。なお.この微分方法ですが.化学工学・反応工学・有機化学のセンセイによって求め方が異なります。代表値を使う方.最小二乗法を使う方.解に近い値を選択的に選ぶ方がいますので学校のセンセイがどのように考えているかに選択する方法が変わります。数値微分ですから.差分法を選択する場合もあります。酢エチの場合では使わないのですが.他の反応の場合ラグ3を使うかラグ5を使うかで解が変わる場合もあります。

以上数式を使わないで(私がかけない為)説明できる範囲です。なお.単位の換算を間違えないでください。酢エチの生成速度は化学便覧のどこかに乗っていますので答あわせに使用してください。

この回答への補足

酢エチを時間で微分するということですが、その方法を教えて下さると嬉しいです。

補足日時:2002/01/27 19:47
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 以前に類似の質問「QNo.146453 酢酸エチルの加水分解反応について」(↓)に回答した事がありますので,ご紹介しておきます。



 Organomets さん及び私の回答をご覧下さい。

参考URL:http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=146453
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 学生実験か何かで酢酸の加水分解(?)の実験をされたのでしょうか。


 滴定で反応を追跡された、ということですよね。
 時間軸と滴定値軸を通常の軸としてプロットして行って、直線ならばそれは0次反応ですから直線の傾きで反応速度定数は求まります。もし、直線でないなら何らかの曲線ということで、これに当てはまる曲線を求めてそれが反応速度式の微分式に一致するのであれば、元の式の累乗項が反応速度の次数を表します。
で、結論から言っちゃうと3の方が答えていらっしゃるように、加水分解ならば一次反応、エステル化反応なら二次反応ですから、対数あるいは逆数を時間に対してプロットすればその傾きから反応速度定数が求まるでしょう。
 また、温度の影響も高いほど反応が早く進むってことで(ざっくり10℃で2倍くらい)、直線の傾きが変わったかと思います。その違いで反応温度と反応速度の関係が理解出来るでしょう。その次は温度と反応速度の対数プロットでアレニウスの式に入れて・・・と言うことで化学反応の理解が進むことでしょう。
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>その方法を教えて下さ


2の方が.作図法(最小二乗法)で説明しているので.この内容ではいかがでしょうか。
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 実験の当事者ではありませんので詳しいことは分かりませんが,酢酸エチルとその時間は測定しておられることと思います.そこで,横軸に時間を,縦軸にln[A]を


とって下さい.これを片対数プロットといいます.ここで,[A]は酢酸エチルの濃度を示しています.この反応が1次であるならば,グラフは直線になるはずです.あとは最小二乗法で直線の式を求めれば,その傾き(=k)が反応速度定数になります.
 反応温度が高くなればなるほど反応が速くなります.反応速度を決定付ける大きな要素はおもに3つあります.1つ目は温度.2つ目は濃度.3つ目は原子分子の衝突断面積の大きさです.いずれにしても大きくなればなるほど原子分子同士が出会いやすい,つまり反応がしやすくなり,反応速度も速くなるというわけです.
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逆反応を無視できるときの速度式というのは
-d[CH3COOC2H5]/dt=k[CH3COOC2H5][H2O][H+]
となるようですが、この式の意味はわかりますが、この式も、自分でたてることはまだできません。
ただ、反応式の左辺の物質の濃度をかけるだけでいいのでしょうか?

また、逆反応を無視できないときにはどのようになるのでしょうか?
-d[CH3COOC2H5]/dt=k[CH3COOC2H5][H2O][H+][CH3COOH][C2H5OH][H+]
こんな感じになるんでしょうか。
ぜんぜんわかっていません^^;
よろしくおねがいします。

Aベストアンサー

 この辺は詳しい方がおられるのでその方の回答をお待ちしていたのですが・・・。お忙しいのか御出でになりませんので,専門外ですが補足を。

> この式は、酢酸エチルの反応速度は、酢酸エチル、水、
> 水素イオンの濃度に比例する、ってゆう意味ですよね?

 チョットした事ですが,違っています。『酢酸エチルの反応速度』ではなく,「酢酸エチルの正反応の速度」あるいは「酢酸エチルの減少速度」です。

 お書きの式の左辺は,「酢酸エチルの濃度の時間当りの変化量」です。符号がマイナスですから減少している事を示しています。つまり,「酢酸エチルの減少速度」です。

 ここで,正反応と逆反応を分けて書くと次の様になります。正反応と逆反応の速度は異なりますから,それぞれ k, k' とします。

 正反応:
  CH3COOC2H5 + H2O → CH3COOH + C2H5OH
         (速度定数 k)

 逆反応:
  CH3COOC2H5 + H2O ← CH3COOH + C2H5OH
         (速度定数 k')

 ここで,酢酸エチルは正反応で減っていき,逆反応で増えていきます。つまり,酢酸エチルの減少速度は「(正反応での減少速度)−(逆反応での増加速度)」になります。

 正反応での減少速度は,反応物質に当たる「CH3COOC2H5」と「H2O」の濃度に比例し,比例定数(これが反応速度定数です)が k ですから,次式になります。

  正反応での減少速度 = k[CH3COOC2H5][H2O]

 同様に,逆反応での増加速度は次式で与えられます。

  逆反応での増加速度 = k'[CH3COOH][C2H5OH]

 したがって,正味の酢酸エチルの減少速度は両者の差を取って,次式になります。

  -d[CH3COOC2H5]/dt =
   k[CH3COOC2H5][H2O]ーk'[CH3COOH][C2H5OH]

 『逆反応を無視できる』とは,上式の右辺の第2項を無視できるという事ですから,次式になります。

  -d[CH3COOC2H5]/dt = k[CH3COOC2H5][H2O]

 いかがでしょうか。チョット解り難いかもしれませんが,参考 URL にある説明も御覧になってみて下さい。

参考URL:http://150.12.193.211/eac/chem/lec20-1.html

 この辺は詳しい方がおられるのでその方の回答をお待ちしていたのですが・・・。お忙しいのか御出でになりませんので,専門外ですが補足を。

> この式は、酢酸エチルの反応速度は、酢酸エチル、水、
> 水素イオンの濃度に比例する、ってゆう意味ですよね?

 チョットした事ですが,違っています。『酢酸エチルの反応速度』ではなく,「酢酸エチルの正反応の速度」あるいは「酢酸エチルの減少速度」です。

 お書きの式の左辺は,「酢酸エチルの濃度の時間当りの変化量」です。符号がマイナスですから...続きを読む

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Aベストアンサー

>微分式の速度式というのは、
>-d[CH3COOC2H5]/dt=k[CH3COOC2H5][H2O][H+]
>という式のことでしょうか?

そうです。

>この式は書いていたのですが、どのようにしてこの式を導いたのかがわかりません。

これは昔の化学者が実験を通じて決定し、現在もそれが通説とされているものです。反応式から想定したものではありません。

>この式から、酢酸エチルの濃度が下がると、速度も減少すると読めるということですか?

そうです。

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