Номер 114, страница 103 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

3.114. Реакция синтеза ацеталей из карбонильных соединений и спиртов является обратимой. Как можно сместить равновесие данной реакции в сторону образования ацеталя?

Реакция синтеза ацеталей из карбонильных соединений (альдегидов или кетонов) и спиртов является обратимой реакцией, протекающей в кислой среде. Общее уравнение реакции для альдегида выглядит следующим образом:

$$ R-CHO + 2R'-OH \rightleftharpoons R-CH(OR')_2 + H_2O $$

Здесь $R-CHO$ – это альдегид, $R'-OH$ – спирт, $R-CH(OR')_2$ – ацеталь, а $H_2O$ – вода.

Согласно принципу Ле Шателье, для смещения химического равновесия в сторону образования продуктов (ацеталя) необходимо либо увеличить концентрацию исходных веществ, либо уменьшить концентрацию продуктов реакции.

Для этого на практике применяют следующие методы:

1. Использование одного из реагентов в большом избытке. Чаще всего реакцию проводят в избытке спирта, который одновременно может служить и растворителем. Увеличение концентрации спирта смещает равновесие вправо в сторону образования ацеталя.

2. Удаление воды из реакционной смеси по мере ее образования. Это наиболее эффективный метод. Удалить воду можно несколькими способами:

   • С помощью азеотропной отгонки. Реакцию ведут в присутствии растворителя (например, толуола), образующего с водой низкокипящую азеотропную смесь. Используя насадку Дина-Старка, эту смесь непрерывно отгоняют, конденсируют и разделяют: вода удаляется из системы, а растворитель возвращается в реактор.

   • С помощью химических дегидратирующих агентов. В реакционную смесь добавляют инертные водоотнимающие вещества, такие как безводный сульфат кальция ($CaSO_4$) или молекулярные сита, которые связывают образующуюся воду.

Часто для достижения максимального выхода продукта эти два метода комбинируют.

Ответ: Для смещения равновесия реакции синтеза ацеталей в сторону их образования необходимо либо использовать большой избыток одного из реагентов (как правило, спирта), либо удалять один из продуктов (воду) из реакционной смеси по мере его образования. На практике для удаления воды чаще всего используют азеотропную отгонку с помощью насадки Дина-Старка или добавляют в реакционную смесь химические дегидратирующие агенты.