Introduction - Part 1
Гидролиз метилацетата
Вступление - Часть 1

In the past, I conducted several experiments with an acetone "substitute." These experiments were necessary because genuine acetone was difficult to obtain. This solvent, which is incredibly important to chemists, is subject to strict restrictions in our country. Specifically, the question arose: what solvents were used to make the acetone "substitute"? One forum member suggested that it was methyl acetate. Similar to acetone, this substance is a good solvent and a highly volatile liquid, but it is not subject to restrictions. The acetone "substitute" could also contain ethyl acetate and similar esters.

Gas chromatography is an effective method for analyzing volatile solvents, but our institute does not have any operational chromatographs. More specifically, we have an entire laboratory with more than five chromatographs, but they have not been functional for many years. I would not be surprised if this equipment has never been turned on. The purpose of this laboratory is to give the appearance of productive work in case a commission or foreign delegation visits.

Since there was no working chromatograph, I had to conduct a qualitative chemical analysis of the acetone "substitute." If the solvent contains methyl acetate, ethyl acetate, or similar esters, it should partially or completely dissolve in an aqueous alkali solution. It turned out that the acetone "substitute" was partially soluble in water, but the addition of alkali did not significantly increase its solubility.

I also conducted a control experiment on the interaction of an ester with a sodium hydroxide solution. I did not have methyl acetate at the time, so I used ethyl acetate [1]. I poured ethyl acetate and a dilute sodium hydroxide solution into a graduated cylinder. Initially, two liquid layers formed, since ethyl acetate has very limited solubility in water (approximately 8 g of the substance per 100 g of water). However, the ester gradually hydrolyzed, forming ethanol and sodium acetate, both of which are highly soluble in water. As a result, the organic layer gradually disappeared, leaving only the aqueous phase. During the hydrolysis, the liquid heated up, and even boiling of the organic solvent occurred at the interface between the two phases.

Much later, I acquired methyl acetate for use as a solvent for polymers in electrospinning experiments. The experiments with methyl acetate were unsuccessful, so bottles of this solvent sat unused in the laboratory for many months.

The idea arose to film the hydrolysis of methyl acetate in an aqueous alkali solution, similarly to the hydrolysis of ethyl acetate. Methyl acetate has a low boiling point - around 57°C - which is significantly lower than that of ethyl acetate (around 77°C). Consequently, vigorous boiling at the interface between methyl acetate and the aqueous alkali solution was expected, potentially even more intense than the boiling observed with ethyl acetate in a similar experiment.

I should also add that at the time, I did not think to look up the solubility values of ethyl acetate or methyl acetate in water, believing that these values were not important for the experiment. My reasoning was as follows: a small portion of the ester dissolves in the aqueous phase, where it gradually undergoes hydrolysis. Then a little more ester dissolves, and so on until the organic layer completely disappears. From this perspective, it does not matter much whether the exact solubility of these substances in water is 0.1% or 1%.

__________________________________________________
¹ Ethyl Acetate and Sodium Hydroxide Solution - Part 2 [link].
Ethyl Acetate and Saturated Potassium Hydroxide Solution: Unusual Effect of Concentration on Rate of Chemical Reaction - Part 3 [link].

Гидролиз метилацетата
Вступление - Часть 1

В прошлом я провел несколько экспериментов с "заменителем" ацетона. Эксперименты были вынужденные, поскольку настоящий ацетон был труднодоступен. Данный необходимый химикам растворитель находится под строгими ограничениями в нашей стране. В частности, возник вопрос, какие именно растворители были использованы для изготовления "заменителя" ацетона? Один из участников форума предположил, что это метилацетат. Данное вещество, аналогично ацетону, также является хорошим растворителем и обладает высокой летучестью, однако не подпадает под ограничения. Также "заменитель" ацетона мог содержать этилацетат и аналогичные сложные эфиры.

Эффективным методом анализа летучих растворителей является газовая хроматография, но у нас в институте отсутствуют работающие хроматографы. Точнее, есть целая лаборатория, в которой стоят более пяти хроматографов, однако, они не работают уже много лет. Не удивлюсь, если эти приборы вообще никогда не включались. Задача этой лаборатории - создавать видимость работы на случай, если к нам приедет комиссия или иностранная делегация.

Поскольку не было работающего прибора, пришлось провести качественный химический анализ "заменителя" ацетона. Если растворитель содержит метилацетат, этилацетат или аналогичные сложные эфиры, он должен частично или полностью растворяться в водном растворе щелочи. Оказалось, что "заменитель" ацетона частично растворялся в воде, однако, добавление щелочи существенно не увеличивало его растворимость.

Также я провел контрольный эксперимент по взаимодействию сложного эфира с раствором гидроксида натрия. Метилацетата у меня тогда не было, поэтому использовал этилацетат [1]. Налил в мерный цилиндр этилацетат и разбавленный раствор гидроксида натрия. Сначала образовалось два жидких слоя, поскольку этилацетат растворим в воде весьма ограничено (около 8 г вещества в 100 г воды). Однако, постепенно проходил гидролиз сложного эфира - образовывались этанол и ацетат натрия, которые хорошо растворимы в воде. В результате органический слой постепенно исчез - осталась только водная фаза. В процессе гидролиза наблюдался разогрев жидкости, и даже кипение органического растворителя на границе раздела фаз.

Значительно позже я приобрел метилацетат, чтобы использовать его в качестве растворителя для полимеров в экспериментах по электроспиннингу. Эксперименты с метилацетатом не увенчались успехом, поэтому бутылки с данным растворителем стояли в лаборатории много месяцев, будучи невостребованными.

Возникла идея заснять реакцию гидролиза метилацетата водным раствором щелочи, аналогично гидролизу этилацетата. Метилацетат имеет низкую температуру кипения - около 57°С, которая существенно меньше, чем температура кипения этилацетата (около 77°С). Следовательно, на границе раздела метилацетата и водного раствора щелочи может наблюдаться активное кипение, еще более интенсивное, чем кипение этилацетата аналогичном в эксперименте.

Добавлю также, что в то время я не догадался поинтересоваться значениями растворимости этилацетата или метилацетата в воде, считая, что эти величины не являются существенными для эксперимента. Ход мыслей был следующим: небольшая часть сложного эфира растворяется в водной фазе, где постепенно подвергается гидролизу. Потом растворяется еще немного сложного эфира и так далее до полного исчезновения органического слоя. С этой точки зрения, не имеет большого значения, каким является точное значение растворимости данных веществ в воде: 0.1% или 1%.

[ Solutions (physical chemistry) ]

Solutions (physical chemistry) - Discussion on the forum
[Submit a Comment / Error Message - Отправить Комментарий / Сообщение об ошибке]