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乙酸乙酯溶解性讨论

其实,你被表面现象骗了。教科书对乙酸乙酯在水中的溶解性语焉不详,给出的实验现象貌似指向“不溶”。

殊不知,你看到的,是乙酸乙酯跟饱和碳酸钠溶液的情形,你没有去深入实证(即使在饱和碳酸钠溶液里,乙酸乙酯也未必就一点也不溶)。

这个关于乙酸乙酯水溶性的话题,同样来自我的学生自学自研时的提问。

学生是这么问的:

老师,乙醛可以任意比例溶于水,因为乙醛的氧原子可跟水分子的氢原子间形成氢键。乙酸乙酯分子中4个C、2个O(分子式C4H8O2),按说这跟乙醛(分子式C2H4O)组成中碳和氧的比例一样,难道乙酸乙酯的O不会跟水分子的H之间形成氢键吗?

乙酸乙酯溶解性讨论

是呢!学生说的不无道理啊。于是我去搜索乙酸乙酯的溶解性。

结果:室温20℃下,乙酸乙酯的溶解度居然高达8 g(每100 g 水中)!如此算来,其饱和水溶液可以达到接近1 mol·L-1的浓度了。

可见,学生的提问是非常有道理的!

参考上图,酯基的2个O原子各有2个孤电子对,完全符合跟水分子的H原子之间形成氢键的基本条件。

只是我们必须注意到一点,这俩O原子位于分子的中部,两边分别有一个甲基、一个乙基,疏水的烃基会对接近氧原子的水分子形成一定的阻碍作用(空间位阻),所以乙酸乙酯并不能跟乙醛那样非常容易地、大肆与水分子形成氢键。另外,相对于乙醛,乙酸乙酯看上去分子的极性也略弱一些,所以其溶解度有限。

这一点,完全可以理解并接受。

顺着这个思路想开来,甲酸甲酯的空间位阻小,会不会比乙酸乙酯更易溶解于水呢?


乙酸乙酯溶解性讨论

再查数据!

果然,室温下,甲酸甲酯的溶解度30 g/100 g水,合计饱和溶液达到5 mol·L-1了,显然比乙酸乙酯大多了。推理正确!

话说回来,为什么大家印象中总是觉得酯类不易溶于水呢?

一方面是我们用饱和碳酸钠溶液收集乙酸乙酯时(为除去挥发出的醋酸,它的气味太刺激,影响我们对酯的气味的感知),盐析效应使得乙酸乙酯溶解度下降了;另一方面可能是因为小分子的酯类溶于水这个性质应用不广泛。特别是在醇、羧酸的“极易溶”性质映衬之下,大家对酯类物质较小的溶解度有所漠视。

附:

如果你用饱和碳酸钠溶液收集乙酸乙酯,振荡后会很快分层;如果把碳酸钠溶液换作纯水,则振荡后迟迟难以分层。很快分层,就可能跟盐析效应有关。

(责任编辑:化学自习室)
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