Acid và alcohol tạo một chất mới
Acetic acid phản ứng với ethanol tạo **ethyl acetate** và nước khi đun nóng, có H₂SO₄ đặc làm xúc tác:
$$\begin{aligned}&CH_3COOH+C_2H_5OH\\&\quad\rightleftharpoons CH_3COOC_2H_5+H_2O.\end{aligned}$$
Đây là **phản ứng ester hóa**. Sản phẩm ethyl acetate có nhóm CH₃COO nối với C₂H₅, không phải muối sodium acetate CH₃COONa. Mũi tên hai chiều nhắc rằng phản ứng thuận nghịch; không tự cho mọi lượng acid và ethanol đều chuyển hết thành ester.
Trong thí nghiệm giáo viên tổ chức, sau xử lí thích hợp có lớp chất lỏng chứa ester với mùi đặc trưng; ethyl acetate ít tan trong nước. Dấu hiệu này được xét cùng điều kiện phản ứng, không phải cứ hai chất lỏng tách lớp là đã có ester. Không tự ngửi, pha H₂SO₄ đặc hay làm thí nghiệm tại nhà.
Theo phương trình, tỉ lệ acid : ethanol : ester là 1 : 1 : 1. Nếu một chất dư, tính lượng ester lí thuyết từ chất đã cho phản ứng hết về mặt lí thuyết. Khi hiệu suất H% đã cho:
$$m_{\text{thực tế}}=m_{\text{lí thuyết}}\times\frac{H}{100}.$$
Từ 6 g acetic acid đến lượng ester thực tế
Cho 6,0 g CH₃COOH phản ứng với ethanol dư, hiệu suất 75%. Lấy M(acid) = 60 g/mol, M(ester) = 88 g/mol.
$n_{\text{acid}}=6/60=0{,}10$ mol. Theo tỉ lệ 1 : 1, lượng ester lí thuyết là 0,10 mol, có khối lượng $0{,}10\times88=8{,}8$ g. Lượng thực tế:
$$m=8{,}8\times0{,}75=6{,}6\text{ g}.$$
Không lấy 6 g acid nhân thẳng với 75% để ra khối lượng ester: acid và ester có khối lượng mol khác nhau. Khối lượng ester có thể lớn hơn khối lượng acid đã dùng vì còn nhận phần nguyên tử từ ethanol.
Bài luyện
Acetic acid phản ứng với ethanol, có xúc tác và đun nóng thích hợp, tạo ester nào?
Đây là muối sodium acetate, không phải ester tạo với ethanol.
Đây là sodium ethylate, không phải sản phẩm ester hóa.
Đúng: ethyl acetate.
Đây là ethanol ban đầu.
Lời giải
CH₃COOH và C₂H₅OH tạo ethyl acetate CH₃COOC₂H₅ cùng H₂O trong phản ứng ester hóa thuận nghịch. Chọn C.
Bài luyện
Cho 12 g CH₃COOH phản ứng với ethanol dư, hiệu suất 50%. M(acid) = 60 g/mol, M(ester) = 88 g/mol. Khối lượng ester thực tế bằng bao nhiêu?
Đã lấy khối lượng acid nhân hiệu suất mà chưa đổi sang ester.
Đây là khối lượng ester lí thuyết, chưa tính hiệu suất.
Đã chia cho 50% thay vì nhân.
Đúng: (12/60) × 88 × 0,50 = 8,8 g.
Lời giải
n(acid) = 12/60 = 0,20 mol. Ethanol dư nên lượng ester lí thuyết là 0,20 mol, khối lượng 0,20 × 88 = 17,6 g. Hiệu suất 50% cho m thực tế = 17,6 × 0,50 = 8,8 g. Chọn D.