by Αντίδραση εστεροποίησης, Ερωτήσεις σχετικά με τα κεφάλαια της Χημικής Ισορροπίας-Κινητικής
Καλησπέρα!
Ως μαθητής, χρησιμοποιώ το ylikonet καθημερινά και είμαι ευγνώμων για την ύπαρξη της ιστοσελίδας
Καθώς διάβαζα τη θεωρία της οργανικής χημείας συνάντησα τη γνωστή αντίδραση εστεροποίησης:
RCOOH(l) + R’OH(l) ⇌ (H+) RCOOR’(l) + H2O(l)
Και εδώ προέκυψαν τρεις απορίες:
1) Ασκήσεις που περιλαμβάνουν την παραπάνω αντίδραση ορίζουν την Kc ως γνωστόν, μη παραλείποντας τα καθαρά υγρά. Με βάση το μπλε πλαίσιο της σελίδας 112 τα καθαρά υγρά – όπως και τα στερεά – δεν παίρνουν μέρος στην έκφρασή της. Δεν γίνεται καμμία διάκριση μεταξύ ετερογενών και ομογενών ισορροπιών. Ξεχνάω κάτι; Διάβασα προσεκτικά όλες τις σελίδες του σχολικού και δεν μπόρεσα να βρώ τίποτα.
2) Σε παρόμοιες ασκήσεις που ζητούνται τρόποι για να αυξήσουμε την απόδοση της αντίδρασης, αναγράφεται ως λύση η απόσπαση νερού, διότι όπως ισχυρίζονται σύμφωνα με την αρχή Le Chatelier η ισορροπία θα μετατοπιστεί προς τα δεξιά για να καλύψει το έλλειμμα. Παρόλα αυτά, στη σελίδα 110 του σχολικού αναφέρεται ρητά πως μεταβολή της ισορροπίας μπορεί να προκαλέσει μόνο η μεταβολή της συγκέντρωσης κάποιας ουσίας. Το νερό είναι καθαρό υγρό, αρά όπως αναφέρει το κεφάλαιο των οξέων-βάσεων δεν έχει και σταθερή συγκέντρωση;
3) Πώς θα ορίζονταν οι νόμοι ταχύτητας της παραπάνω αντίδρασης; Επειδή στο βιβλίο τα υγρά παραλείπονται από την εκφράση του νόμου της ταχύτητας, αυτό θα σήμαινε πως και οι δύο αντιδράσεις θα είχαν σταθερή ταχύτητα με βάση τον τύπο u = k;
Ευχαριστώ προκαταβολικά για το ενδιαφέρον σας!
Καλησπέρα Πέτρο και καλή επιτυχία στην προσπάθειά σου.
Μέχρι να απαντήσουν οι ειδικοί (κι εν ενεργεία) Χημικοί, κάποιες διευκρινιστικές ερωτήσεις.
1η ερώτηση: Σύμφωνα με το βιβλίο, χρησιμοποιούμε μόνο τις συγκεντρώσεις των αεριών και των διαλυμένων ουσιών (aq). Γιατί σε κάθε άλλη περίπτωση η συγκέντρωση παραμένει σταθερή (στερεά και καθαρά υγρά). Όντως, πως δηλαδή εξηγούνται οι αμφίδρομες αντιδράσεις που συμμετέχουν αποκλειστικά και μόνο καθαρά υγρά;
2η ερώτηση: Το νερό είναι ουσία και όχι απλώς ένας διαλύτης όπως συμβαίνει στα διαλύματα με (aq). Αλλά σύμφωνα με το βιβλίο, ως καθαρό ύγρο δεν πρέπει να συμπεριληφθεί στην Kc. Εδώ είναι που μπερδεύομαι.
Καλησπέρα κι από εμένα και χρόνια πολλά. Πέτρο στις ετερογενείς ισορροπίες δεν μπαίνουν καθαρά στερεά και υγρά, στις ομογενείς μπαίνουν στην Kc. Η εστεροποίηση θεωρούμε ότι είναι ομογενής ισορροπία, ότι τα υγρά είναι αναμείξιμα και σχηματίζεται διάλυμα, δηλαδή όλες οι ουσίες είναι στην ίδια υγρή φάση. Οπότε μεταβολή της ποσότητάς τους συνεπάγεται και μεταβολή της συγκέντρωσής τους.
Καλησπέρα Πέτρο,
πιστεύω πως το βιβλίο αναφέρεται σε ετερογενείς ισορροπίες όπου η διάκριση στερεών-υγρών-αέριων προϊόντων και αντιδρώντων παίζουν ρόλο. Βέβαια στην περίπτωση ομογενούς ισορροπίας με αποκλειστικά υγρές ουσίες, όπως η εστεροποίηση, οι κανόνες που γνωρίζουμε για την Kc παύουν να ισχύουν (εξάλλου σε περίπτωση που ίσχυαν η Kc δεν θα οριζόταν και άρα δεν θα μπορουσαμε να δικαιολογήσουμε την ύπαρξη της χημικής ισορροπίας σε μια αντίδραση εστεροποίησης). Αυτό βασικά σημαίνει πως κάθε υγρό στην ομογενή αυτή ισορροπία θα πρέπει να θεωρείται ξεχωριστή ουσία και όχι διαλύτης.Τότε, ακολουθούμε την μέθοδο του σχολικού βιβλίου.
Στην πραγματικότητα, μπερδευόμαστε στην προσπάθεια μας να εξηγήσουμε την εστεροποίηση με τους κανόνες που γνωρίζουμε για διαφορετικά είδη αντιδράσεων και ισορροπιών.
Δηλαδή όταν έχουμε ομογενές μίγμα καθαρών υγρών, πώς ορίζεται η συγκέντρωση μιας ουσίας; Ξέρω ότι C=n/V: το V αναφέρεται στον όγκο του μίγματος ή στον όγκο του καθαρού υγρού του οποίου προσπαθώ να μετρήσω τη συγκέντρωση; Επίσης λόγω πυκνότητας παίρνουμε ότι C=ρ*Mr για τα καθαρά υγρά, άρα δεν έχουν και σταθερή συγκέντρωση;
Δυσκολεύομαι να καταλάβω την τελευταία πρόταση του συλλογισμού σας, δεν μπορώ να το συνδέσω με τα προηγούμενα… Επίσης αν τα υγρά είναι αναμείξιμα γιατί δεν αναγράφονται ως (aq); Νομίζα πως το νόημα του (l) ήταν ότι έχει σταθερή συγκέντρωση σε αντίθεση με τα άλλα διαλύματα. Μήπως κάνω λάθος σε αυτό;
Συμπερασματικά:
Ολά αυτά δεν αναφέρονται πουθενά στο σχολικό βιβλίο (που έχει να ανανεωθεί εδώ και δεκαετίες) και είναι σοβαρά εμπόδια για τους μαθητές που δεν παρακολουθούν φροντιστήρια. Κατά τ’άλλα την ονομάζουν δημόσια εκπαίδευση…
Χμμ, ευχαριστώ για την απάντηση. Δηλαδή στον τύπο της Kc θα χρησιμοποιώ τον συνολικό όγκο του δοχείου; Όσον αφορά τις εξισώσεις χημικής ισορροπίας για την εστεροποίηση τί ισχύει;
Αγαπητέ Πέτρο,
δεν είναι σωστός ο συμβολισμός (l=liquid) στις αντιδράσεις του σχ. βιβλίου 🙁
Οι ουσίες στην εστεροποίηση ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ είναι καθαρά υγρά αλλά διαλυμένες ουσίες (σε διαλύτες όπως ακετόνη, διμεθυλοφορμαμίδιο, κ.α.).
Στην πράξη, πολλές φορές, χρησιμοποιείται ως διαλύτης αλκοόλη ώστε να αυξάνεται η απόδοση της αντίδρασης. Σε αυτή την περίπτωση η συγκέντρωση της αλκοόλης είναι ~1000/Mr και σταθερή.
Εστεροποίηση (οξύ + αλκοόλη…) σε υδατικό διάλυμα είναι πρακτικώς αδύνατη για προφανείς λόγους.
Καλή επιτυχία στην προσπάθειά σου.
ΥΓ. Ως όγκο αντίδρασης εννοούμε τον χώρο στον οποίο συμβαίνει η αντίδραση. Στις αντιδράσεις σε αέρια φάση ο όγκος αντίδρασης είναι ο όγκος του δοχείου, σε αντιδράσεις σε διαλύματα όγκος αντίδρασης είναι ο όγκος του διαλύματος.
Ενδιαφέρον, ευχαριστώ πολύ! Ο όγκος με μπέρδευε ακόμη περισσότερο επειδή στην αντίδραση εστεροποίηση – λόγω των συντελεστών – τα V απλοποιούνται. Το βιβλίο αλλά και τα βοηθήματα αποφεύγουν να τα εξηγήσουν λεπτομερώς και απλώς στηρίζονται στην απομνημόνευση… Η εξήγηση στο υστερόγραφο είναι πολύ λογική!
Ο όγκος που μπαίνει στην έκφραση της Kc είναι ο συνολικός ογκος του ομογενούς μίγματος των υγρών που αναμιγνυονται.Τα 4 υγρα αναμιγνυονται μεταξύ τους και σχηματίζουν ένα ομογενές υγρό διαλυμα και δεν δημιουργούν διαφορετικές φάσεις υγρών κυρίως επειδή αλληλεπιδρουν με δεσμούς Η μεταξύ τους. Ή χρησιμοποιείται και κάποιος οργανικος διαλύτης.Δεν έχει σημασία,σημασία έχει ότι δεν είναι καθαρά υγρα,δηλαδή δεν έχουν το δικό τους όγκο αλλά καταλαβαίνουν πλέον το συνολικό όγκο που δημιουργείται.Μην μπερδευεσε με την ιοντική ισορροπία γιατί εκεί ο λόγος που δεν μπαίνει το νερό είναι επειδή έχει πρακτικά σταθερή συγκεντρωση καθώς θεωρούμε ότι ο όγκος του διαλύματος σε αραιά διαλυματα πρακτικά ισούται με τον όγκο του νερού.
Μιχάλη καλησπέρα. Από ότι ξέρω η εστεροποίηση γίνεται και χωρίς διαλύτη, με απευθείας ανάμειξη των αντιδρώντων και προσθήκη όξινου καταλύτη. Δεν είναι υποχρεωτική η χρήση διαλύτη.
Καλησπέρα. Βέβαια και γίνεται εστεροποίηση με απευθείας ανάμειξη. Σε κάθε περίπτωση αντιδρώντα και προϊόντα δεν είναι καθαρά υγρά αλλά συστατικά ομογενούς μείγματος.