Исследование кинетики реакции хлорирования бензола

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Химия


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Департамент науки и образования РФ

Московская государственная академия тонкой химической технологии

им. М.В. Ломоносова

Домашняя работа

«Исследование кинетики реакции хлорирования бензола»

Выполнила студентка

группы БМ-54

Климук А.И.

Проверил

проф. Темкин О. Н.

Москва, 2005

СОДЕРЖАНИЕ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕКУЩИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ВЕЩЕСТВ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОРЯДКОВ РЕАКЦИИ ПО КОМПОНЕНТАМ

НАХОЖДЕНИЕ ВИДА ЗАВИСИМОСТИ ТЕКУЩИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ОТ ВРЕМЕНИ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОРЯДКОВ РЕАКЦИЙ МЕТОДОМ НАЧАЛЬНЫХ СКОРОСТЕЙ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИДА КИНЕТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ИНТЕГРАЛЬНЫМ МЕТОДОМ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЯ КОНСТАНТЫ СКОРОСТИ МЕТОДОМ НАИМЕНЬШИХ КВАДРАТОВ

СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПОЛУЧЕННОЙ КИНЕТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

ФОРМУЛЫ ДЛЯ РАСЧЕТА СТАТИСТИКИ (?)

Расчет дисперсии воспроизводимости

Расчет дисперсии неадекватности

Критерий Фишера.

Анализ коэффициентов

Расчет дисперсии остаточной

Подбор подходящего механизма реакции

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Определение текущих концентраций веществ

По закону сохранения вещества:

,

где аi — стехиометрические коэффициенты соответствующих веществ в уравнении реакции;

Сi — концентрации соответствующих веществ.

Концентрация хлора (С2) поддерживается постоянной, поэтому имеем следующую таблицу значений текущих концентраций бензола (С1) и хлорбензола (С3):

С02=0,3

С02=0,9

Т, мин

C1, моль/л

С3, моль/л

C1, моль/л

С3, моль/л

C1, моль/л

С3, моль/л

C1, моль/л

С3, моль/л

C01=6

С03=0

С03=0

С03=0

С01=6

С03=0

12

5,925

0,075

5,927

0,073

5,928

0,072

5,931

0,069

24

5,86

0,14

5,853

0,147

5,859

0,141

5,854

0,146

36

5,79

0,21

5,778

0,222

5,784

0,216

5,798

0, 202

48

5,731

0,269

5,711

0,289

5,726

0,274

5,718

0,282

60

5,643

0,357

5,667

0,333

5,638

0,362

5,662

0,338

72

5,57

0,43

5,566

0,434

5,574

0,426

5,598

0,402

96

5,469

0,531

5,455

0,545

5,46

0,54

5,425

0,575

120

5,344

0,656

5,308

0,692

5,324

0,676

5,31

0,69

С02=0,6

С01=6

13

5,921

0,079

26

5,844

0,156

39

5,763

0,237

52

5,699

0,301

65

5,61

0,39

78

5,572

0,428

104

5,425

0,575

130

5,287

0,713

С02=0,6

С01=4

20

3,92

0,08

40

3,837

0,163

60

3,76

0,24

80

3,685

0,315

100

3,626

0,374

120

3,565

0,435

160

3,419

0,581

200

3,247

0,753

С02=0,6

С01=2

43

1,92

0,08

Продолжение таблицы.

86

1,827

0,173

129

1,766

0,234

172

1,692

0,308

215

1,616

0,384

258

1,557

0,443

344

1,426

0,574

430

1,328

0,672

С02=0,6

Т, мин

С01=6

6

5,927

0,073

12

5,86

0,14

18

5,78

0,22

24

5,715

0,285

30

5,647

0,353

36

5,573

0,427

48

5,425

0,575

60

5,316

0,684

Определение порядков реакции по компонентам

Для нахождения порядков реакции можно использовать разные методы. Воспользуемся, например, методом начальных скоростей. Для этого необходимо найти начальные скорости. С этой целью проведем статистическую обработку экспериментальных данных для выявления вида зависимости текущих концентраций веществ от времени. Затем, продифференцировав по времени, получим выражение для скорости реакции.

Нахождение вида зависимости текущих концентраций от времени

Экспериментальные данные по текущим концентрациям приведены для продукта реакции — хлорбензола (С3), поэтому поиск модели будем проводить на их основе.

Рассмотрим первые три опыта, т. к. они отвечают требованию воспроизводимости.

Опишем зависимость концентрации хлорбензола (С3) от времени полиномом 1 степени:

Y=B0+B1t

Матрица Х:

1

12

1

24

1

36

1

48

1

60

1

72

1

96

1

120

Матрица Хт:

1

1

1

1

1

1

1

1

12

24

36

48

60

72

96

120

Ковариационная матрица

0,491 329

-0,626

-0,626

0,107

Матрица (ХтХ) — 1Хт

0,416 185

0,34 104

0,265 896

0, 190 751

0,1 156 069

0,404 624

-0,10 982 659

-0,2 601 156

-0,498

-0,369

-0,241

-0,112

0,1 606

0,14 451

0,401 413

0,65 832

Перемножив матрицы (ХтХ) — 1Хт и матрицу средних значений концентраций С3 по повторяющимся опытам, получим значения коэффициентов уравнения полинома.

Матрица В:

0,12 624

0,5 562

Т, мин

С3(1)

С3(2)

С3(3)

С3средн

C3 расч

12

0,075

0,073

0,072

0,073

0,79 368

24

0,14

0,147

0,141

0,143

0,146 112

36

0,21

0,222

0,216

0,216

0,212 856

48

0,269

0,289

0,274

0,277

0,2796

60

0,357

0,333

0,362

0,351

0,346 344

72

0,43

0,434

0,426

0,43

0,413 088

96

0,531

0,545

0,54

0,539

0,546 576

120

0,656

0,692

0,676

0,675

0,680 064

Дисперсия воспроизводимости: Sy=0. 9 925

Дисперсия неадекватности: Sнеад=0,229

Критерий Фишера: F=2. 305

Табличное значение Fт (6, 16) =3,2

F< Fт; модель адекватна.

Ошибка определения коэффициентов:

70,35 924

1,3 852

Коэффициент Стьюдента

5573,328

186,7177

Т> Tкр

Коэффициент Стьюдента табличный:

Ткр=2. 31

Все коэффициенты уравнения значимы, модель адекватна.

Y=0. 12 624+0. 5 562

Проверим графически соответствие модели экспериментальным данным.

Для этого построим кривые зависимости текущих концентраций от времени и с помощью линии тренда найдем вид уравнения.

Данные для построения графиков.

№ опыта

1

2

3

5

Т, мин

С3, моль/л

С3, моль/л

С3, моль/л

С3, моль/л

12

0,075

0,073

0,072

0,069

24

0,14

0,147

0,141

0,146

36

0,21

0,222

0,216

0, 202

48

0,269

0,289

0,274

0,282

60

0,357

0,333

0,362

0,338

72

0,43

0,434

0,426

0,402

96

0,531

0,545

0,54

0,575

120

0,656

0,692

0,676

0,69

Константы в выражении, полученном графически, сравнимы с расчетными в уравнении полинома. Значения начальных скоростей примерно одинаковы. За истинные будем принимать расчетные значения.

Значение начальной скорости в рассматриваемом опыте: R0=0,0056 (моль/(л ч)).

Определим выражения для скоростей реакций по остальным опытам.

Опыт 4:

Рассчитанное выражение для зависимости концентрации хлорбензола от времени разобранным выше матричным методом:

Y=0. 12 624+0. 5134t

МатрицаХ:

1

13

1

26

1

39

1

52

1

65

1

78

1

104

1

130

Матрица Хт:

1

1

1

1

1

1

1

1

13

26

39

52

65

78

104

130

Матрица Xт·X:

8

507

507

43 095

Ковариационная матрица

0,491 329

-0,578

-0,578

9,12E-05

Матрица (Xт·X) — 1·Xт:

0,416 185

0,34 104

0,265 896

0, 190 751

0,1 156 069

0,404 624

-0,10 982 659

-0,2 601 156

-0,459

-0,341

-0,222

-0,104

0,1 482

0,13 339

0,3 705 351

0,60 768

Матрица коэффициентов полинома В:

0,12 624

0,5 134

Т, мин

С3, моль/л

13

0,079

26

0,156

39

0,237

52

0,301

65

0,39

78

0,428

104

0,575

130

0,713

По уравнению кривой, построенной по экспериментальным данным, и расчетному выражению значения начальной скорости близки. Примем как более точное расчетное значение: R0=0,0051 (моль/(л ч)).

Опыт 6.

Определение выражения для скорости матричным методом. Для этого получим выражение для зависимости концентрации от времени и продифференцируем его по времени.

МатрицаХ:

1

20

1

40

1

60

1

80

1

100

1

120

1

160

1

200

Матрица Хт:

1

1

1

1

1

1

1

1

20

40

60

80

65

120

160

200

Матрица Xт·X:

8

780

745

98 500

Ковариационная матрица

0,491 329

-0,376

-0,376

3,85E-05

Матрица (Xт·X) — 1·Xт:

0,416 185

0,34 104

0,265 896

0, 190 751

0,1 156 069

0,404 624

-0,10 982 659

-0,2 601 156

-0,299

-0,222

-0,145

-0,67

9,634E-05

0,8 671

0,2 408 478

0,39 499

МатрицаВ:

0,13 948

0,3 627

Рассчитанное выражение для зависимости концентрации от времени:

Y=0. 13 948+0. 3627t

Найдем графическое выражение.

Экспериментальные данные:

Т, мин

С3 эксп.

20

0,08

40

0,163

60

0,24

80

0,315

100

0,374

120

0,435

160

0,581

200

0,753

Значения начальных скоростей по графику и расчетное одного порядка, примем расчетное значение за истинное: R=0,0036 (моль/(л ч)).

Опыт 7.

Определение выражения для зависимости текущей концентрации от времени матричным методом.

Матрица Х:

1

43

1

86

1

129

1

172

1

215

1

258

Продолжение.

1

344

1

430

Матрица Хт:

1

1

1

1

1

1

1

1

43

86

129

172

65

258

344

430

Матрица Xт·X:

8

1677

1527

439 245

Ковариационная матрица

0,491 329

-0,175

-0,175

8,34E-06

Матрица (Xт·X) 1·Xт:

0,416 185

0,34 104

0,265 896

0, 190 751

0,1 156 069

0,404 624

-0,10 982 659

-0,260 115

-0,139

-0,103

-0,67

-0,31

4,481E-05

0,4 033

0,1 120 222

0,18 372

Матрица коэффициентов полинома В:

0,37 746

0,153

Уравнение зависимости выглядит следующим образом:

Y=0. 37 746+0. 00153t

Определение графическим способом.

Экспериментальные данные:

Т, мин

С3 эксп.

43

0,08

86

0,173

129

0,234

172

0,308

215

0,384

258

0,443

344

0,574

430

0,672

Значение начальной скорости: R=0,0015 (моль/(л ч)).

Опыт 8.

Нахождение вида зависимости концентрации от времени матричным способом.

Матрица Х:

1

6

1

12

1

18

1

24

1

30

1

36

1

48

1

60

Матрица Хт:

1

1

1

1

1

1

1

1

6

12

18

24

65

36

48

60

Матрица Xт·X:

8

234

269

10 230

Ковариационная матрица

0,491 329

-0,1 252

-0,1 252

0,428

Матрица (XтX) 1Xт:

0,416 185

0,34 104

0,265 896

0, 190 751

0,1 156 069

0,404 624

-0,10 982 659

-0,260 115

-0,996

-0,739

-0,482

-0,225

0,3 211

0,28 902

0,8 028 259

0,131 663

Матрица коэффициентов полинома В:

0,8 006

0,11 508

Графический метод.

Экспериментальные данные:

Т, мин

С3 эксп.

6

0,073

12

0,14

18

0,22

24

0,285

30

0,353

36

0,427

48

0,575

60

0,684

Выражение, полученное матричным методом:

Y=0. 8 006+0. 1 1508t

Значение начальной скорости: R=0,0115 (моль/(л ч)).

Опыт 9.

Расчет матричным методом.

Матрица Х:

1

4

1

8

1

12

1

16

1

20

1

24

1

32

1

40

Матрица Хт:

1

1

1

1

1

1

1

1

4

8

12

16

65

24

32

40

Матрица Xт·X:

8

156

201

4980

Ковариационная матрица:

0,491 329

-0,1 879

-0,1 879

0,963

Матрица (Xт·X) 1·Xт:

0,416 185

0,34 104

0,265 896

0, 190 751

0,1 156 069

0,404 624

-0,10 982 659

-0,260 115

-0,1 493

-0,1 108

-0,723

-0,337

0,4 817

0,43 353

0,12 042 389

0,197 495

Матрица коэффициентов полинома В:

0,11 139

0,16 717

Уравнение будет выглядеть:

Y=0. 11 139+0. 1 6717t

Графический метод.

Экспериментальные данные:

Т, мин

С3 эксп.

4

0,073

8

0,142

12

0, 204

16

0,283

20

0,359

24

0,419

32

0,547

40

0,67

Значение начальной скорости: R=0,0167 (моль/(л ч)).

Определение порядков реакций методом начальных скоростей

Метод заключается в том, что строят графические зависимости LgR0=f (LgC0) или/и R0=f (C0) для опытов, где значения концентраций других компонентов, кроме исследуемого, одинаковы.

Ro

Co1

Co2

LgRo

lgCo1

lgCo2

Ck

LgCk

0,0056

6

0,3

-2,251 812

0,7 781 513

-0,522 878

0,1

-1

0,0056

6

0,6

-2,251 812

0,7 781 513

-0,221 848

0,1

-1

0,0051

6

0,9

-2,292 429

0,7 781 513

-0,45 757

0,1

-1

0,0036

4

0,6

-2,443 697

0,60 206

-0,221 848

0,1

-1

0,0015

2

0,6

-2,823 908

0,30 103

-0,221 848

0,1

-1

0,0115

6

0,6

-1,939 302

0,7 781 513

-0,221 848

0,2

-0,69 897

0,0167

6

0,6

-1,777 283

0,7 781 513

-0,221 848

0,3

-0,522 878

Определение порядка реакции по компоненту А1-бензол.

Ro

Co1

Co2

Ck

LgRo

lgCo1

0,0056

6

0,6

0,1

-2,251 812

0,7 781 513

0,0036

4

0,6

0,1

-2,4 436 975

0,60 206

0,0015

2

0,6

0,1

-2,8 239 087

0,30 103

Зависимость LgR0=f (LgC01) Зависимость R0=f (C01)

Порядок по компоненту А1 (бензолу) принимаем равным 1, т. к. 1,2 примерно равно 1.

Определение порядка по катализатору.

Ro

Co1

Co2

Ck

LgRo

LgCk

0,0056

6

0,6

0,1

-2, 207 608

-1

0,0115

6

0,6

0,2

-1,879 426

-0,69 897

0,0167

6

0,6

0,3

-1,790 485

-0,522 878

Зависимость R0=f (Ck) Зависимость LgR0=f (LgCk)

Порядок по катализатору примем равным 1.

Порядок по хлору определять не будем, т. к. его концентрацию поддерживают постоянной. Скорость реакции от него не будет зависеть.

Таким образом, вид кинетического уравнения для нашей реакции выглядит следующим образом:

R=kC1Ck?

Определение вида кинетической модели интегральным методом

Уравнение реакции:

C6H6(A1) + Cl2(A2) = C6H6Cl (A3) + HCl (A4)

d [A3] /dt = r = k [A1] [A2] = - d [A1] /dt

Проинтегрируем по t: — d [A1] / [A1] = k [A2] dt

ln [A1] 0 — ln [A1] = k [A2] t, т. к. концентрация хлора (А2) постоянна, выносим ее за знак интеграла.

Ln ([A1] 0/ [A1]) = k [A2] t, обозначим k [A2] Кнабл.

Определим графически значение Кнабл по всем опытам.

№опыта

1

2

3

5

Т, мин

Ln (C01/C1)

Ln (C01/C1)

Ln (C01/C1)

Ln (C01/C1)

12

0,125 788

0,122 413

0,12 072 581

0,115 666

24

0,236 099

0,248 051

0,23 780 529

0,246 343

36

0,356 272

0,377 019

0,36 663 984

0,342 464

48

0,458 694

0,493 653

0,46 742 263

0,481 404

60

0,613 436

0,570 996

0,62 230 077

0,579 823

72

0,743 644

0,750 828

0,7 364 654

0,693 501

96

0,926 637

0,952 268

0,94 310 679

0,1 007 416

120

0,115 785

0,1 225 444

0,119 534 569

0,1 221 676

№опыта

4

6

7

8

Т, мин

Ln (C01/C1)

Т, мин

Ln (C01/C1)

Т, мин

Ln (C01/C1)

Т, мин

Ln (C01/C1)

13

0,132 541

20

0,20 202 707

43

0,40 822

6

0,122 413

26

0,26 344

40

0,4 160 355

86

0,904 719

12

0,236 099

39

0,403 013

60

0,61 875 404

129

0,1 244 301

18

0,373 558

52

0,514 687

80

0,82 023 835

172

0,1 672 359

24

0,486 652

65

0,672 087

100

0,98 164 249

215

0,2 131 932

30

0,60 635

78

0,740 054

120

0,115 130 307

258

0,2 503 863

36

0,73 826

104

0,1 007 416

160

0,15 694 625

344

0,3 382 739

48

0,1 007 416

130

0,1 265 085

200

0, 208 562 868

430

0,4 094 731

60

0,1 210 383

№опыта

9

Т, мин

Ln (C01/C1)

4

0,122 413

8

0,239 512

12

0,345 914

16

0,483 153

20

0,616 981

24

0,723 915

32

0,955 936

40

0,1 184 082

Как видно из уравнений прямых на диаграммах, значение Кнабл для всех опытов, кроме последних двух, одинаково и равно 0,001. Значит, в последних двух опытах действует какой-то другой параметр системы. Причем явно видно, что от концентрации хлора Кнабл совсем не зависит, т. к. для всех первых 7 опытов значение константы одинаково, но значение начальной концентрации хлора разное.

Если предположить, что в кинетическом уравнении вместо [A2] стоит суммарная концентрация катализатора, то тенденция в изменении Кнабл выглядит закономерной:

Кнабл

Ск

0,001

0,1

0,002

0,2

0,003

0,3

Определение значения константы скорости методом наименьших квадратов

Метод заключается в следующем:

R = k*C1*Ck?

можно представить в виде уравнения прямой: у = Вх, где y=R, B=k, x=C1*Ck?.

Домножая правую и левую часть уравнения у = Вх на х, получим квадратичное уравнение ух = Вх2.

Значение константы вычислим как: В = ух / х2.

№опыта

1

2

3

5

4

6

7

8

9

R

R

R

R

R

R

R

R

R

0,0056

0,0056

0,0056

0,0056

0,0051

0,0036

0,0015

0,0115

0,0167

С1*Сk

С1*Сk

С1*Сk

С1*Сk

С1*Сk

С1*Сk

С1*Сk

С1*Сk

С1*Сk

0,5925

0,5927

0,5928

0,5931

0,5921

0,392

0, 192

1,1854

1,7781

(С1*Сk) 2

(С1*Сk) 2

(С1*Сk) 2

(С1*Сk) 2

(С1*Сk) 2

(С1*Сk) 2

(С1*Сk) 2

(С1*Сk) 2

(С1*Сk) 2

0,351 056

0,351 293

0,351 412

0,351 768

0,350 582

0,153 664

0,36 864

1,405 173

3,16 164

R*C1*Ck

R*C1*Ck

R*C1*Ck

R*C1*Ck

R*C1*Ck

R*C1*Ck

R*C1*Ck

R*C1*Ck

R*C1*Ck

0,3 318

0,3 319

0,332

0,3 321

0,302

0,1 411

0,288

0,13 632

0,29 694

B=YX/X2

B=YX/X2

B=YX/X2

B=YX/X2

B=YX/X2

B=YX/X2

B=YX/X2

B=YX/X2

B=YX/X2

0,9 451

0,9 448

0,9 447

0,9 442

0,8 613

0,9 184

0,7 813

0,9 701

0,9 392

Bсред= k =

0,917

Среднее значение константы скорости по методу наименьших квадратов равно k=0,917 [л/(моль*ч)]. Причем при умножении на Ск? значение константы, рассчитанное по методу наименьших квадратов, примерно совпадает со значением Кнабл, рассчитанным интегральным методом.

Статистическая обработка полученной кинетической модели

R = k*C1*Ck?

Для наилучшей обработки полученной модели проведем преобразование вида функции, т. к. зависимость скорости реакции от времени постоянна и для первых 3 опытов равна 0,0056. Скорость реакции получилась константа в результате дифференцирования по времени функции зависимости концентрации продукта реакции (хлорбензола) от времени.

1/С1= k*Ck/R

№ опыта

1

2

3

матрицаХ

1

2

3

C1

С1

С1

C1сред

Ск/R

1/C1

1/C1

1/C1

1/C1сред

Продолжение.

5,925

5,927

5,928

5,9267

17,8571

0,1732

0,1720

0,1720

0,1724

5,86

5,853

5,859

5,8573

17,8571

0,1761

0,1766

0,1768

0,1765

5,79

5,778

5,784

5,7840

17,8571

0,1727

0,1731

0,1729

0,1729

5,731

5,711

5,726

5,7227

17,8571

0,1745

0,1751

0,1746

0,1747

5,643

5,667

5,638

5,6493

17,8571

0,1772

0,1765

0,1774

0,1770

5,57

5,566

5,574

5,5700

17,8571

0,1795

0,1797

0,1794

0,1795

5,469

5,455

5,46

5,4613

17,8571

0,1809

0,1807

0,1813

0,1810

5,344

5,308

5,324

5,3253

17,8571

0,1813

0,1816

0,1817

0,1815

Обозначим Ck/R = Х, 1/С1 = У. Вычисления проводим, как описано выше.

Ковариационная матрица:

(XтX) — 1

0,392

Полученная матрица коэффициента содержит 1 ячейку, где В= 0,0099.Т. е. значение константы скорости получили равным 0,0099 [л/(моль*ч)].

где k= 0,01 [л/(моль*ч)].

Статистическую обработку проводят по воспроизводимым опытам.

Значение дисперсии воспроизводимости Sвоспр= 1,41 907•10−7

Значение дисперсии неадекватности Sнеад= 3,14•10−9;

Значение остаточной дисперсии Sост= 1,87•10−9.

Критерий Фишера F= 3,1; табличное значение Ft= 3,2 для f1= 7, f2= 16. F< Ft — модель адекватна.

Формулы для расчета статистики (?)

Расчет дисперсии воспроизводимости

Предварительно считают дисперсию для каждого отдельного опыта:

Su2= (?(yui-yсред) 2) /f,

где f2 = l-1 — число степеней свободы дисперсии воспроизводимости с учетом того, что 1 степень свободы потрачена на вычисление среднего значения;

l — число повторяющихся воспроизводимых опытов.

Среднее значение дисперсии воспроизводимости по всем опытам:

Sy2=? Su2/n,

где n — число последовательных опытов.

В нашем случае l= 3, n= 8.

Расчет дисперсии неадекватности

S2неад= l•(?(yuрасч — yсред) 2) /(n-m)

где m — число коэффициентов модели.

n-m = f1 — число степеней свободы дисперсии неадекватности.

Критерий Фишера

F = S2неад / Sy2

Значение критерия Фишера расчетное сравнивают с табличным значением для соответствующих f1 и f2. Если F< Ft, то модель адекватна и производят дальнейший расчет значимости коэффициентов уравнения модели по критерию Стьюдента. Если модель неадекватна, то рассматривают другую модель.

Анализ коэффициентов

Производят оценку точности определения коэффициентов и анализ их значимости.

Дисперсия коэффициентов:

Sbj2= Cji Sy2

где Сji — диагональные элементы ковариационной матрицы.

Критерий Стьюдента:

tj = |bj| / v Sbj2

Полученное значение критерия сравнивают с некоторым критическим значением, которое находят по таблице для числа степеней свободы f2. Если tj больше критического, то соответствующий коэффициент незначим и может быть исключен из уравнения. После исключения какого-то коэффициента анализ адекватности повторяют.

Расчет дисперсии остаточной

Soc2= (??(yui — ycp) 2) / (nl — m)

Подбор подходящего механизма реакции

Допустим, что реализуется следующий механизм нуклеофильного замещения SN2:

Cl2 + FeCl3 > FeCl4 — + Cl+, k1

C6H6 + Cl+ > C6H5Cl + H+, k2

H+ + FeCl4-- FeCl3 + HCl, k3

Кинетическое уравнение для механизма SN2 выглядит следующим образом:

R = d [C6H5Cl] / dt = k2 [C6H6] [Cl+],

Скорость реакции по SN2 зависит от концентрации начального субстрата и нуклеофила. В качестве нуклеофила выступает частица Cl+.Т. к. концентрация хлора поддерживается постоянной, то ограничивающим фактором для количества образованной частицы Cl+ будет концентрация катализатора.Т. е. частиц Cl+ не может образоваться больше, чем присутствует в системе катализатора.Т. к. катализатор не образуется и не расходуется в системе, то в кинетическое уравнение войдет его суммарная концентрация.

Таким образом, получаем следующее кинетическое уравнение:

R = k2 [C6H6] [FeCl3] ?, где [C6H6] = С1, [FeCl3] = Ск.

Первая стадия является лимитирующей.

Вид кинетического уравнения совпадает с выведенным по расчетам, значит, наш механизм является подходящим для описания эксперимента.

Список используемой литературы

1. К. Ю. Одинцов, Л. Г. Брук, О. Н. Темкин, «Статистическая обработка результатов кинетических исследований». — М.: МИТХТ, 2000, 52с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой