Гипотеза о механизме реакции.

Семестровая работа

по курсу:

«Теория химико-технологических процессов»

Выполнил:  

                                                                          Проверил:     

Оценка работы ____________ баллов.

Волгоград 2008г.

Содержание:

Введение ……………………………………..…………………………….... 3

1. Задание ……………………………………………………………………….. 4

2. Литературный обзор ……….………………………………………………... 5

2.1.  Гипотеза о схеме превращения …….…………………………………... 5

2.2. Гипотеза о механизме реакции …………………………………………. 5

2.2.1. Влияние на протекание реакции атакующей частицы ………….. 5

2.2.2. Влияние на протекание реакции строения субстрата …………... 6

2.2.3. Влияние на протекание реакции строение растворителя ………. 8

2.2.4. Влияние на протекание реакции строение уходящей частицы .. 10

3. Обсуждение результатов …………………………………………………... 12

3.1.  План кинетических экспериментов …………………………………... 12

3.2.  Анализ первичных кинетических кривых …………………………… 14

3.3.  Расчёт параметров кинетической модели ……………………………. 15

3.4.  Проверка адекватности кинетической модели эксперименту ……… 24

4. Экспериментальная часть ………………………………………………….. 26

4.1.  Выбор метода анализа ключевого компонента ……………………… 26

4.2.  Приготовление растворов реагирующих веществ …………………... 39

4.3.  Схема установки, подбор реактора и доказательство его идеальности ……………………………………………………………………………. 40

4.4.  Прописи кинетических экспериментов ……………………………… 43

Выводы …………………………………………………………………….. 47

Список используемой литературы ……………………………………….. 47

Введение

Современная химическая промышленность выпускает огромное количество разнообразнейших продуктов и товаров, что естественно связанно с проведением, оптимизацией и управлением определённых процессов, в частности химических реакций. Это требует проведения огромной научно-исследовательской работы, позволяющей переносить химические реакций, необходимых для получения ценных химических продуктов из лабораторных условий на промышленный уровень.

А поскольку научно-исследовательская работа является неотъемлемой частью научно-технического прогресса, то это говорит о её значимости. Она является постоянным притоком всё новых и новых знаний о природе вещества в общемировую копилку знаний человечества. Полезность научно-исследовательской работы в области изучения химической технологии неоценима, поскольку на данный момент продукты химической промышленности присутствуют абсолютно во всех сферах нашей жизнедеятельности, и не могут быть никоим образом изъяты.

Как и везде, в научно-исследовательской работе присутствуют проблемы, и главная из них – это динамика развития научно-технического прогресса, она постоянно растёт, и требует сокращения времени отводимого на исследования. Причём основной проблема исследований химических реакций является изучения механизма реакции, что процесс очень трудоёмкий и дорогостоящий. Что служит главным препятствием запуска процесса в производство. Поэтому задачу ставят по-другому - оптимизация и управление процессом, не зная его механизма. Это осуществляется путём исследования системы по изменению значений скорости реакции (функций отклика) при воздействии на систему каким-то фактором, уровень которого известен, т.е. изучение кинетики реакции.

Поэтому целью данной работы является приобретение знаний и умений, а также первоначальных навыков в изучении и применении кинетических исследований химических реакций, в частности построение кинетической модели реакции, т.е. отыскание вида математических уравнений, описывающих скорость изменения концентрации веществ во времени, и нахождение значений параметров, входящих в эти уравнения. В частности, построение кинетической модели реакции, т.е. отыскание вида математических уравнений, описывающих скорость изменения концентрации веществ во времени, и нахождение значений параметров, входящих в эти уравнения.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи: произвести анализ литературных данных, определиться и провести экспериментальную часть работы и обсудить результаты, итогом которых должна стать кинетическая модель химического процесса.

Задание

Литературный обзор

Гипотеза о схеме превращений.

Основная реакция:

CH₃Cl + KJ → CH₃J + KCl

    Побочные реакции:

CH₃Cl + KJ → CH₂JCl + KH СH₃I + KCl → CH₃Cl + KI

R-OH + KJ → R-J + KOH

Гипотеза о механизме реакции.

Предположительным механизмом реакции является бимолекулярное нуклеофильное замещение S_N2.

Вначале предполагается образование нуклеофильной частицы в результате диссоциации соли:

KJ → K⁺ + J^-

Далее ион йода атакует атом углерода, имеющий частичный положительный заряд, со стороны, противоположной атому хлора, т. е. «с тыла». Образование связи С-J и разрыв связи С-Cl в переходном состоянии происходят одновременно.

Переходное состояние можно представить как активированный комплекс, в котором атом углерода частично связан со вступающей группой, а связь С-Cl с уходящей группой еще не вполне разорвалась. Отрицательный заряд распределен между вступающей и уходящей группами. При этом атом углерода остается незаряженным. Таким образом, реакция протекает как одностадийный синхронный процесс.

Следует отметить, что скорость реакции S_N2 подчиняется кинетическому уравнению второго порядка:

w = k₂[CH₃Cl] [J^-],

т. е. пропорциональна концентрации субстрата и нуклеофила [4].