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:

Цифры 1/3 и 2/3 означают, что если взято по 1 молю алкоголя и уксусной кислоты, то система, достигшая равновесия, содержит по 1/3 моля алкоголя + кислоты и по 2/3 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:

Здесь V_n означает скорость прямой реакции, V₀ — скорость обратной; К₁ и К₂ — коэффициенты этих реакций, т. е. скорости их при концентрациях, С_с, С_к, С_э, С_в (концентрация спирта, кислоты, сложного эфира и воды).

В случае равновесия V_n = V₀ получаем К₁С_с·С_к=К₂С_Э·C_в. Отсюда:

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

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 К изменяется с температурой. В случае этерификации тепловой эффект вообще мал, и предел от температуры не зависит; но скорость достижения предела весьма зависит от температуры, увеличиваясь с её повышением. Константа К зависит от температуры. По закону  Ле-Шателье-Брауна, если реакция экзотермична (например, Н₂ + О = Н₂О), то при повышенной температуре равновесие смещается в сторону поглощения тепла разложения воды. Если реакция эндотермична (С₂ + Н₂ = С₂Н₂), то при повышении температуры происходит соединение. Скорость и предел этерификации в сильной степени зависят от природы спирта и в малой степени — от природы кислоты. На скорость этерификации влияют катализаторы, особенно кислоты с ионом водорода. Если этерификации подвергаются многоатомные алкоголи, например, 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 этерификации 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.