Eksperimen: Pengesteran etanol dan asid etanoik

Pengesteran ialah amali Tingkatan 5 dalam bab Sebatian Karbon yang menunjukkan cara suatu alkohol dan asid karboksilik bertindak balas untuk membentuk ester. Ia menggabungkan dua siri homolog yang dipelajari lebih awal dan menghasilkan sebatian yang bau manisnya mudah dikenali. Panduan ini menetapkan matlamat, radas, prosedur bernombor, pemerhatian yang dijangka, dan kemahiran proses sains yang dihargai oleh kertas amali.

Matlamat

Untuk menyediakan ester, iaitu etil etanoat, dengan memanaskan etanol bersama asid etanoik dengan kehadiran asid sulfurik pekat, dan mengenal pasti ester melalui baunya yang ciri.

Radas dan bahan

• Tabung didih
• Penitis atau pipet getah
• Silinder penyukat
• Bikar air panas untuk kukus air, serta bikar air sejuk
• Penunu Bunsen, tungku kaki tiga dan kasa dawai (untuk memanaskan kukus air)
• Etanol
• Asid etanoik glasial (pekat)
• Asid sulfurik pekat (mangkin)

Prosedur

1. Sukat isipadu kecil yang sama banyak etanol dan asid etanoik ke dalam tabung didih yang bersih.
2. Dengan berhati-hati tambah beberapa titik asid sulfurik pekat kepada campuran, menambah asid dengan perlahan dan mengadun dengan lembut.
3. Letakkan tabung didih dalam bikar air panas (kukus air) dan panaskan campuran dengan perlahan selama beberapa minit; jangan panaskannya terus dengan nyalaan.
4. Perhati campuran semasa ia dipanaskan dan catat sebarang bau yang terbentuk, mengipas wap perlahan ke arah anda.
5. Selepas dipanaskan, tuang campuran dengan berhati-hati ke dalam bikar air sejuk.
6. Kipas wap di atas air sejuk ke arah anda dan catat bau hasil yang terapung di permukaan.
7. Rekod semua pemerhatian, termasuk bau sebelum dan selepas dituang ke dalam air.

Pemerhatian yang dijangka

Semasa campuran dipanaskan dalam kukus air, bau manis, wangi dan menyenangkan terbentuk, agak berbeza daripada bau tajam asid etanoik yang digunakan. Apabila campuran suam dituang ke dalam air sejuk, lapisan ester yang nipis, berminyak dan tidak berwarna dapat dilihat terapung di atas air, dan bau manis, wangi menjadi lebih jelas di atas air sejuk kerana ia dipisahkan daripada asid. Bau menyenangkan ini ialah tanda bahawa ester telah terbentuk.

Inferens dan kesimpulan

Alkohol dan asid karboksilik bertindak balas bersama dengan kehadiran asid sulfurik pekat untuk membentuk ester dan air; tindak balas ini dipanggil pengesteran. Ester yang terbentuk, iaitu etil etanoat, mempunyai bau manis, wangi yang diperhatikan, dan keterlarutannya yang rendah dalam air menerangkan lapisan berminyak yang terapung apabila campuran dituang ke dalam air sejuk. Asid sulfurik pekat bertindak sebagai mangkin dan agen pendehidratan, mempercepatkan tindak balas dan membantu menyingkirkan air. Kesimpulannya ialah alkohol dan asid karboksilik bertindak balas untuk membentuk ester yang berbau manis.

Kemahiran proses sains (gaya Kertas 3)

Membuat inferens. Daripada pemerhatian bau manis, wangi, inferkan bahawa ester telah terbentuk daripada tindak balas alkohol dan asid karboksilik.

Mengenal pasti pemboleh ubah. Jika penyiasatan menguji sama ada asid pekat diperlukan, pemboleh ubah dimanipulasi ialah sama ada asid sulfurik pekat ditambah, pemboleh ubah bergerak balas ialah sama ada ester berbau manis terbentuk, dan pemboleh ubah dimalarkan ialah isipadu etanol dan asid etanoik serta pemanasan.

Definisi secara operasi. Takrifkan pengesteran yang berjaya secara operasi: tindak balas telah menghasilkan ester jika bau manis, wangi dikesan selepas pemanasan dan lapisan berminyak terapung apabila campuran ditambah ke dalam air sejuk.

Berkomunikasi. Perihalkan bau dengan tepat (manis dan wangi, tidak seperti asid yang tajam) dan rupa lapisan ester, supaya pembaca dapat mengetahui bahawa hasil ialah ester dan bukan asid yang tidak bertindak balas.

Langkah keselamatan

• Pakai gogal keselamatan, kerana asid sulfurik pekat dan asid etanoik glasial sangat menghakis.
• Tambah asid sulfurik pekat dengan perlahan dan berhati-hati, supaya campuran tidak terpercik atau memanas secara tiba-tiba.
• Panaskan campuran dalam kukus air panas, bukan terus di atas nyalaan, kerana etanol dan ester mudah terbakar.
• Kipas bau ke arah anda dan bukan menghidu terus, supaya wap asid pekat tidak disedut.
• Kendalikan asid etanoik glasial dalam kebuk wasap atau kawasan berpengudaraan baik, supaya wap tajamnya tidak disedut.

Kesilapan lazim

• Memanaskan terus dengan nyalaan. Nyalaan terbuka boleh menyalakan etanol dan ester yang mudah terbakar; sentiasa gunakan kukus air panas.
• Menambah asid pekat terlalu banyak atau terlalu cepat. Menambah asid sulfurik pekat dengan cepat menyebabkan campuran meludah dan memanas tiba-tiba; tambah hanya beberapa titik, dengan perlahan.
• Mengelirukan bau asid dengan bau ester. Asid etanoik permulaan berbau tajam; hasilnya manis dan wangi. Tuang ke dalam air sejuk untuk memisahkan ester dan menjadikan baunya lebih jelas.
• Tidak menuang ke dalam air sejuk. Melangkau langkah ini meninggalkan ester bercampur dengan asid dan baunya terlindung; menuang ke dalam air sejuk mendedahkan ester yang terapung.
• Melaporkan perubahan warna. Tindak balas ini dikenal pasti melalui bau dan lapisan berminyak, bukan melalui perubahan warna; jangan cipta satu.

Bagaimana guru kami menggunakan eksperimen ini

Dalam kelas Kimia SPM satu-ke-satu, diajar dalam bahasa Inggeris bermula RM50 sejam, kami memastikan pelajar boleh menyatakan bahan tindak balas, peranan asid sulfurik pekat, dan bukti bahawa ester telah terbentuk, bau manis dan lapisan yang terapung. Pengesteran ialah topik kegemaran merentasi Kimia SPM kerana ia menghubungkan alkohol, asid karboksilik dan ester serta berkait dengan perisa dan bau harian, dan kemahiran yang sama iaitu pemerhatian teliti dan pengendalian selamat dihargai dalam taksiran amali Kertas 3 (Kertas 3 ialah Ujian Amali yang menaksir kemahiran proses sains).