ЭСГ/Этерификация

Этерификация, реакция образования сложных эфиров взаимодействием алкоголей с кислотами как органическими, так и минеральными. Для уксусной кислоты и этилового алкоголя реакция протекает по уравнению:

CH3CH2(OH) + CH3COOH ⇌ CH3CH2OCOCH3 + H2O.

Цифры ⅓ и ⅔ означают, что если взято по 1 молю алкоголя и уксусной кислоты, то система, достигшая равновесия, содержит по ⅓ моля алкоголя + кислоты и по ⅔ моля сложного эфира и воды. Из формулы реакции видно, что реакция не идёт до конца и ограничена пределом. Предел объясняется разложением сложного эфира водой. Кроме существования предела, реакции как прямая, так и обратная, отличаются малой скоростью (медленностью). Скорость пропорциональна молекулярной концентрации:

Vп = K1Cс×Cк,
Vо = K2Cэ×Cв.

Здесь Vп означает скорость прямой реакции, Vо — скорость обратной; K1 и K2 — коэффициенты этих реакций, т. е. скорости их при концентрациях, Cс, Cк, Cэ, Cв (концентрация спирта, кислоты, сложного эфира и воды).

В случае равновесия Vп = Vо получаем K1Cс×Cк = K2Cэ×Cв. Отсюда:

K1K2 = Cэ×CвCс×Cк;

т. к. коэффициенты K1 и K2 при определённых физических условиях постоянны, то их отношение тоже постоянно и обозначается K; тогда имеем:

K = Cэ×CвCс×Cк. (1)

Это есть закон действующих масс. Он позволяет выбрать условия для протекания реакции в желаемом направлении и в желаемой степени использования количества взятых продуктов. Так, увеличивая количество кислоты при постоянном количестве спирта, мы увеличиваем количество сложного эфира; то же достигается удалением воды. Наоборот, увеличивая количество воды, вызовем разложение сложного эфира. Это видно из того, что, изменяя числитель дроби в уравнении (1), мы должны изменить и знаменатель, притом так, чтобы величина дроби осталась постоянной.

Если реакция сопровождается тепловым эффектом, то K изменяется с температурой. В случае Э. тепловой эффект вообще мал, и предел от температуры не зависит; но скорость достижения предела весьма зависит от температуры, увеличиваясь с её повышением. Константа K зависит от температуры. По закону Лешателье-Брауна, если реакция экзотермична (напр., H2 + O = H2O), то при повышенной температуре равновесие смещается в сторону поглощения тепла разложения воды. Если реакция эндотермична (C2 + H2 = C2H2), то при повышении температуры происходит соединение. Скорость и предел Э. в сильной степени зависят от природы спирта и в малой степени — от природы кислоты. На скорость Э. влияют катализаторы, особенно кислоты с ионом водорода. Если Э. подвергаются многоатомные алкоголи, напр., глицерин с одноосновной кислотой, то в реакцию вступают последовательно одна за другой по одной молекуле кислоты, в силу того, что многомолекулярные реакции очень мало вероятны.

Реакция Э. имеет большое значение как в живой природе, так и в технике и лабораторной практике, т. к. сложные эфиры находят разнообразное и важное применение.

Н. Демьянов.