Доказательство идеальности реактора.

а) Так как в реакторе организовано эффективное перемешивание и отсутствие застойных зон, вследствие сферической формы реактора, то обеспечивается моментальное распределение второго реагента по объёму реактора. Что доказано при тестировании химическими и визуальными трассерами. При тестировании химическим трассером было показано, что раствор в реакторе приобретает однородную концентрацию по всему объёму в течение малого промежутка времени. А при внесении визуального раствора аналогично раствор приобретал равномерную окраску за очень малый промежуток. Что удовлетворяет условию идеальности проведения данной реакции.

б) Эффективная система термостатирования и эффективная система перемешивания обеспечивает моментальное распределение колебаний температуры по объёму, возможных при подаче второго реагента.

Что было доказано внесением трассеров в реактор с пониженными и повышенными температурами, в результате чего происходило быстрое выравнивание температуры реакционной среды до температуры термостатирования.

в) Организован моментальный ввод второго реагента.

Прописи кинетических экспериментов.

Опыт 1.

В реактор, снабжённый обратным холодильником, термометром и мешалкой, помещают приготовленный раствор иодида калия и термостатируют до температуры реакции. Одновременно в термостате термостатируется раствор хлористого метана, который затем приливают стеклянным стаканом через воронку в реактор, момент внесения считается началом реакции. В течении 20 часов, через каждые 150 мин отбирают пробу реакционной массы. Для каждой пробы проводят захолаживание, потенциометрическое титрование и определяют концентрацию ключевого вещества.

С _A,0 = 1,0 моль/л, С _Y,0 = 0,5 моль/л, С _Z,0 = 0,0 моль/л, tº = 80º C.

Номер точки Время Концентрация вещества Y, моль/л

       1            9000.0               0.400

       2            18000                0.341

       3            27000                0.280

       4            36000                0.241

       5            45000                0.207

       6            54000                0.174

       7            63000                0.153

       8            72000                0.133

Опыт 2.

С _A,0 = 9,0 моль/л, С _Y,0 = 0,5 моль/л, С _Z,0 = 0,0 моль/л, tº = 80º C.

Номер точки Время Концентрация вещества Y, моль/л

       1            9900.0               0.408

       2            19800                0.342

       3            29700                0.280

       4            39600                0.246

       5            49500                0.213

       6            59400                0.178

       7            69300                0.157

       8            79200                0.137

 

 

Опыт 3.

С _A,0 = 1,0 моль/л, С _Y,0 = 0,4 моль/л, С _Z,0 = 0,0 моль/л, tº = 80º C.

Номер точки Время Концентрация вещества Y, моль/л

       1            8400.0               0.335

       2            16800                0.274

       3            25200                0.226

       4            33600                0.192

       5            42000                0.165

       6            50400                0.143

       7            58800                0.122

       8            67200                0.104

Опыт 4.

В реактор, снабжённый обратным холодильником, термометром и мешалкой, помещают приготовленный раствор иодида калия и термостатируют до температуры реакции. Одновременно в термостате термостатируется раствор хлористого метана и йодистого метана, который затем приливают стеклянным стаканом через воронку в реактор, после него в реактор приливают раствор хлористого метана, момент внесения считается началом реакции. В течении 19,78 часов (1187 мин), через каждые 148,3 мин отбирают пробу реакционной массы. Для каждой пробы проводят захолаживание, потенциометрическое титрование и определяют концентрацию ключевого вещества.

С _A,0 = 1,0 моль/л, С _Y,0 = 0,5 моль/л, С _Z,0 = 0,2 моль/л, tº = 80º C.

Номер точки Время Концентрация вещества Y, моль/л

       1            8900.0               0.409

       2            17800                0.343

       3            26700                0.288

       4            35600                0.244

       5            44500                0.209

       6            53400                0.174

       7            62300                0.152

       8            71200                0.132

Опыт 5.

С _A,0 = 1,0 моль/л, С _Y,0 = 0,5 моль/л, С _Z,0 = 0,0 моль/л, tº = 80º C.

Номер точки Время Концентрация вещества Y, моль/л

       1            8900.0               0.406

       2            17800                0.336

       3            26700                0.281

       4            35600                0.242

       5            44500                0.205

       6            53400                0.178

       7            62300                0.154

       8            71200                0.135

Опыт 6.

С _A,0 = 1,0 моль/л, С _Y,0 = 0,5 моль/л, С _Z,0 = 0,0 моль/л, tº = 80º C.

Номер точки Время Концентрация вещества Y, моль/л

       1            8900.0               0.403

       2            17800                0.343

       3            26700                0.282

       4            35600                0.243

       5            44500                0.208

       6            53400                0.176

       7            62300                0.151

       8            71200                0.133

Опыт 7.

С _A,0 = 1,0 моль/л, С _Y,0 = 0,5 моль/л, С _Z,0 = 0,0 моль/л, tº = 80º C.

Номер точки Время Концентрация вещества Y, моль/л

       1            8900.0               0.411

       2            17800                0.342

       3            26700                0.281

       4            35600                0.236

       5            44500                0.208

       6            53400                0.175

       7            62300                0.151

       8            71200                0.134

         

 

 

Опыт 8.

С _A,0 = 1,0 моль/л, С _Y,0 = 0,5 моль/л, С _Z,0 = 0,0 моль/л, tº = 90º C.

Номер точки Время Концентрация вещества Y, моль/л

       1            3900.0               0.398

       2            7800.0               0.341

       3            11700                0.281

       4            15600                0.240

       5            19500                0.202

       6            23400                0.177

       7            27300                0.154

        8            31200                0.133

Опыт 9.

С _A,0 = 1,0 моль/л, С _Y,0 = 0,5 моль/л, С _Z,0 = 0,0 моль/л, tº = 100º C.

Номер точки Время Концентрация вещества Y, моль/л

       1            1800.0               0.407

       2            3600.0               0.333

       3            5400.0               0.276

       4            7200.0               0.239

       5            9000.0               0.203

          6            10800                0.172

       7            12600                0.148

       8            14400                0.130

Опыт 10.

С _A,0 = 0,95 моль/л, С _Y,0 = 0,4 моль/л, С _Z,0 = 0,125 моль/л, tº = 110º C.

Номер точки Время Концентрация вещества Y, моль/л

       1            840.00                0.329

       2            1680.0                0.268

       3            2520.0                0.226

       4            3360.0                0.195

       5            4200.0                0.164

       6            5040.0                0.140

       7            5880.0                0.122

       8            6720.0                0.103

         

Выводы

В результате проведённой работы была найдена кинетическая модель процесса бимолекулярного замещения в реакции хлористого метила и йодида калия: .

При этом значения энергии активации, частотного фактора Аррениуса и энтропии активации имеют следующие значения: A = 3,2522∙10⁸, , .

Анализ полученных данных подтвердил гипотезу о протекании реакции по механизму бимолекулярного механизма. Что подтверждается тем, что при использовании полученных математических моделей получено сходимое с эмпирическими значение энтропии активации комплекса.  

 

Список используемой литературы.

1. Ахназарова, С. Л. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии: учеб. пособие для хим.-технол. спец. вузов/ С. Л. Ахназарова, В. В. Кафаров. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1985. – 327с.

2. Лебедев, Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза: учебник для вузов/ 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1988. – 592с.

3. Попов, Ю. В. Инженерная химия: учебное пособие/ Ю. В. Попов, Б. И. Но. – Волгоград: Волгоград. гос. техн. ун.-т, 2003. – 208с.

4. Сайкс, П. Механизмы реакции в органической химии/ Пер. с англ. под ред. проф. Варшавского Я. М. – изд. 3-е. – М.: Химия, 1977. – 320с.

5. Крешков, А.П. Основы аналитической химии. Теоретические основы. Количественный анализ/ А.П. Крешков. – К.2, 3-е изд., пераб. – М.: Химия, 1970. – 456с.

6. Крешков, А.П. Основы аналитической химии. Физико-химические (инструментальные) методы анализа/ А.П. Крешков. – К.3. – М.: Химия, 1970. – 472с.

7. Кокшарова, И.У. Электрохимические методы анализа: учебное пособие/ И.У. Кокшарова. – Волгоград: ВолгГТУ, 2003. – 55с.