IV. ГОМОГЕННО-КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ЙОДИРОВАНИЕ АЦЕТОНА



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

IV. ГОМОГЕННО-КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ЙОДИРОВАНИЕ АЦЕТОНА



IV. ГОМОГЕННО-КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ЙОДИРОВАНИЕ АЦЕТОНА

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Реакция йодирования ацетона соответствует стехиометрическому уравнению

(CH3)2CO + I2 = СН3СОСН2I + HI (IV.1)

На скорость реакции влияет рН раствора и присутствие в нём посторонних электролитов.

I.2. Йодирование ацетона в нейтральной среде

В нейтральной среде лимитирующей является стадия

(CH3)2CO ↔ СН3С(ОH)=CH2 (IV.15)

Ацетон всегда содержит некоторое количество енольной формы (примерно 2,5·10–4 %) и поэтому эта стадия формально должна рассматриваться как обратимая реакция первого порядка. Но так как кето-енольное равновесие сильно смещено в сторону кетонной формы, то можно принять, что в отсутствие кислоты реакция описывается кинетикой необратимой реакции первого порядка:

, (IV.16)

Это выражение можно представить также в виде

(IV.17)

Некаталитическая стадия йодирования ацетона протекает достаточно медленно. При комнатной температуре и небольших концентрациях ацетона (менее 0,15 моль/л) образование йодацетона, практически не наблюдается в течение нескольких часов. С увеличением концентрации ацетона и повышением температуры скорость реакции начинает увеличиваться. Поскольку константа скорости некаталитического процесса мала, то разложение экспоненты в ряд при малых значениях t позволяет применить для обработки экспериментальных данных уравнение:

(IV.18)

По мере накопления гидроксония, являющегося катализатором данной реакции, процесс переходит в автокаталитический режим, меняется механизм процесса, а скорость заметно возрастает. Скорость реакции в этом случае описывается уравнением (IV.6), а константа скорости может быть рассчитана по уравнению (IV.12). Специфика использования этого уравнения в данном случае заключается в том, что по мере протекания некаталитического йодирования возникает пороговая концентрация водородных ионов (х0=[H+]0), приводящая к началу каталитического процесса. При этом а >> х, а через некоторое время текущая концентрация йодацетона х становится заметно больше х0 и тогда в удовлетворительном приближении можно записать:

(IV.19)

Таким образом, измерение текущей концентрации йода в некаталитической реакции позволяет определить в начальный период протекания реакции константу скорости некаталитической стадии, а затем константу скорости автокаталитической стадии и пороговую концентрацию ионов [H+], приводящую к доминированию автокаталитической стадии.

Следует отметить, что обе реакции (некаталитическая и каталитическая) протекают по разным механизмам (т.е. имеют разные координаты реакции), но при этом имеют одинаковые исходные вещества (ацетон и йод) и одинаковые продукты реакции (йодацетон и йодистоводородную кислоту). Поэтому экспериментальное определение констант скоростей дает возможность сравнить энергии активации, определяемые по уравнению Аррениуса

(IV.20)

для двух механизмов одной и той же реакции.

 

2.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Методика измерения

Определение кинетической кривой x(t) проводят, регистрируя убыль концентрации йода, так как окраска реакционной смеси зависит от его концентрации. Для этого измеряют оптическую плотность реакционной смеси (di) через определённые (i-тые) промежутки времени на фотоколориметре при полосе поглощения света 490,6 нм.

В соответствии со стехиометрическим уравнением реакции (IV.1) убыль концентрации ацетона и йода, а также концентрация образующегося йодацетона равны между собой и могут быть рассчитаны по формуле

где C0(I2) – начальная концентрация йода в реакционной смеси.

Точность последующих расчётов константы скорости реакции зависит от точности приготовления исходных растворов реагентов, измерения оптической плотности и температуры реакционной смеси. Следует обратить внимание на то, что приготовление исходной реакционной смеси и измерения оптической плотности следует проводить быстро.

 

Подготовка растворов.

Исходные рабочие растворы готовят в колбах из кварцевого стекла, чтобы не нарушать кислотно-щелочное равновесие в растворе.

Реакция в кислой среде.

Для изучения кинетики реакции в кислой среде готовят рабочие растворы в соответствии с данными таблицы IV.1.

 

Таблица IV.1. Состав исходных растворов для изучения иодирования ацетона в кислой среде в зависимости от температуры.

3 одинаковых комплекта для T1 = 298 К, Т2 = 308 К, Т3 = 318 К
№ колбы Объем 1 М раствора HCl, мл Объем 0,1 М раствора I2 в 4% растворе KI, мл Объем ацетона, мл Объем воды, мл
Начальные концентрации реагентов в реакционной смеси: С03Н6О) =………моль/л, С0(I2) =……..моль/л

Плотность ацетона при 298 К равна 0,791 г/мл.

 

Реакция в нейтральной среде

Для изучения кинетики реакции в нейтральной среде готовят рабочие растворы в соответствии с данными таблицы IV.2.

Таблица IV.2. Состав исходных растворов для изучения иодирования ацетона в нейтральной среде в зависимости от температуры.

Температура проведения реакции, К № колбы Объем 0,1 М раствора I2 в 4% растворе, KI, мл Объем ацетона, мл Объем воды, мл Начальные концентрации, моль/л
Со3Н6О) =…моль/л Со(I2) =……..моль/л
Со3Н6О) =…моль/л Со(I2) =……..моль/л
Со3Н6О) =…моль/л Со(I2) =….моль/л

Плотность ацетона для всех температур принять равной 0,79 г/мл


IV. ГОМОГЕННО-КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ЙОДИРОВАНИЕ АЦЕТОНА

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Реакция йодирования ацетона соответствует стехиометрическому уравнению

(CH3)2CO + I2 = СН3СОСН2I + HI (IV.1)

На скорость реакции влияет рН раствора и присутствие в нём посторонних электролитов.



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-26; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.229.137.68 (0.025 с.)