Исследование кинетики реакции (стр. 1 из 5)

Министерство образования Российской Федерации

Московская государственная академия тонкой химической технологии

им. М.В. Ломоносова

Кафедра общей химической технологии и химии и технологии основного органического синтеза

«Исследование кинетики реакции

PhNH2 (A1)+PhC≡CH (A2)→PhNC(Ph)=CH2 (A3)»

Вариант 4

Выполнил: Степанов В.Н.

Проверил: Темкин О.Н.

Москва, 2007г.

Оглавление

Определение вида кинетического уравнения

1. Определение текущих концентраций веществ

2. Определение начальных скоростей

3. Определение вида кинетического уравнения и порядков реакции по реагентам

4. Определение константы скорости реакции k по первым 3-м опытам

4.1 Последовательность обработки регрессионным методом

4.2 Выбор функции для обработки

4.3 Определение коэффициентов полинома

4.4 Проверка адекватности полученной модели и расчет константы скорости

4.6Значение константы скорости, рассчитанное по опытам №№ 1-3

5. Расчет констант скорости по остальным опытам

5.2Обработка кинетического уравнения

6. Оценка значимости найденного значения константы скорости. Определение доверительного интервала

6.1 Определение дисперсии константы скорости

6.2 Оценка значимости параметра модели

6.3 Определение доверительного интервала

6.4 Значение константы скорости

7. Итоговый вид кинетического уравнения

Задание

При исследовании кинетики реакции: PhNH2 (A1) + PhC ≡ CH (A2)→ PhNC(Ph)=CH2 (A3)

в растворе хлорбензола реализован следующий эксперимент (400С):

В опытах получены следующие зависимости концентрации (в моль/л) А2 от времени:

1	2	3	4	5	6	7	8	9
С(А10), моль/л	4	4	4	4	4	4	3	2	1
С(А20), моль/л	0,2	0,2	0,2	0,4	0,6	0,4	0,2	0,2	0,2
С(А30), моль/л	0	0	0	0	0	0,1	0	0	0

Найти кинетическое уравнение и параметры, адекватно описывающие экспериментальные кинетические зависимости. Предложить механизм реакции.

В опытах получены зависимости концентрации А2 от времени, представленные в таблице 2.

Таблица 2. Концентрации А2

t,мин	1	2	3	4	5	6	8	10
опыт 1	0.119	0.081	0.05	0.032	0.021	0.013	0.005	0.002
t,мин	1	2	3	4	5	6	8	10
опыт 2	0.13	0.082	0.052	0.031	0.021	0.014	0.006	0.002
t,мин	1	2	3	4	5	6	8	10
опыт 3	0.122	0.078	0.051	0.034	0.022	0.014	0.006	0.002
t,мин	1.1	2.2	3.3	4.4	5.5	6.6	8.8	11
опыт 4	0.248	0.145	0.096	0.063	0.039	0.025	0.01	0.004
t,мин	0.8	1.6	2.4	3.2	4	4.8	6.4	8
опыт 5	0.414	0.291	0.224	0.154	0.123	0.084	0.051	0.029
t,мин	1	2	3	4	5	6	8	10
опыт 6	0.261	0.163	0.107	0.075	0.048	0.032	0.014	0.007
t,мин	1.3	2.6	3.9	5.2	6.5	9.1	11.7
опыт 7	0.148	0.101	0.072	0.054	0.038	0.02	0.012
t,мин	2.8	5.6	8.4	11.2	14	19.6	25.2
опыт 8	0.143	0.103	0.08	0.057	0.045	0.024	0.014
t,мин	13	26	39	52	65	91	117
опыт 9	0.139	0.097	0.077	0.054	0.04	0.024	0.015

Найти кинетическое уравнение и его параметры, адекватно описывающие экспериментальные кинетические зависимости. Предложить механизм реакции.

Определение вида кинетического уравнения

1. Определение текущих концентраций веществ

Найдем текущие концентрации всех веществ, участвующих в реакции, с помощью формулы:

, где Ni – количество i-того вещества, β – стехиометрический коэффициент.

Для реагентов β = -1, а для продукта β = 1. В нашем случае, можно заменить количества веществ на их концентрации. Формула для расчета концентраций будет иметь вид: СА10-СА1 = СА20-СА2 = СА3-СА30. По экспериментально полученным зависимостям изменения концентрации А2 вычислим изменение концентрации остальных участников реакции. Результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Опыт	Точки отбора	0	1	2	3	4	5	6	7	8
	t, мин	0	1	2	3	4	5	6	8	10
1	С1, моль/л	4	3.919	3.881	3.85	3.832	3.821	3.813	3.805	3.802
	С2, моль/л	0.2	0.119	0.081	0.05	0.032	0.021	0.013	0.005	0.002
	С3, моль/л	0	0.081	0.119	0.15	0.168	0.179	0.187	0.195	0.198
t, мин	0	1	2	3	4	5	6	8	10
2	С1, моль/л	4	3.93	3.882	3.852	3.834	3.822	3.814	3.806	3.802
	С2, моль/л	0.2	0.13	0.082	0.052	0.031	0.021	0.014	0.006	0.002
	С3, моль/л	0	0.07	0.118	0.148	0.169	0.179	0.186	0.194	0.198
t, мин	0	1	2	3	4	5	6	8	10
3	С1, моль/л	4	3.922	3.878	3.851	3.834	3.822	3.814	3.806	3.802
	С2, моль/л	0.2	0.122	0.078	0.051	0.034	0.022	0.014	0.006	0.002
	С3, моль/л	0	0.078	0.122	0.149	0.166	0.178	0.186	0.194	0.198
t, мин	0	1.1	2.2	3.3	4.4	5.5	6.6	8.8	11
4	С1, моль/л	4	3.848	3.745	3.696	3.663	3.639	3.625	3.61	3.604
	С2, моль/л	0.4	0.248	0.145	0.096	0.063	0.039	0.025	0.01	0.004
	С3, моль/л	0	0.152	0.255	0.304	0.337	0.361	0.375	0.39	0.396
t, мин	0	0.8	1.6	2.4	3.2	4	4.8	6.4	8
5	С1, моль/л	4	3.814	3.691	3.624	3.554	3.523	3.484	3.451	3.429
	С2, моль/л	0.6	0.414	0.291	0.224	0.154	0.123	0.084	0.051	0.029
	С3, моль/л	0	0.186	0.309	0.376	0.446	0.477	0.516	0.549	0.571
t, мин	0	1	2	3	4	5	6	8	10
6	С1, моль/л	4	3.861	3.763	3.707	3.675	3.648	3.632	3.614	3.607
	С2, моль/л	0.4	0.261	0.163	0.107	0.075	0.048	0.032	0.014	0.007
	С3, моль/л	0.1	0.239	0.337	0.393	0.425	0.452	0.468	0.486	0.493
t, мин	0	1.3	2.6	3.9	5.2	6.5	9.1	11.7
7	С1, моль/л	3	2.948	2.901	2.872	2.854	2.838	2.82	2.812
	С2, моль/л	0.2	0.148	0.101	0.072	0.054	0.038	0.02	0.012
	С3, моль/л	0	0.052	0.099	0.128	0.146	0.162	0.18	0.188
t, мин	0	2.8	5.6	8.4	11.2	14	19.6	25.2
8	С1, моль/л	2	1.943	1.903	1.88	1.857	1.845	1.824	1.814
	С2, моль/л	0.2	0.143	0.103	0.08	0.057	0.045	0.024	0.014
	С3, моль/л	0	0.057	0.097	0.12	0.143	0.155	0.176	0.186
t, мин	0	13	26	39	52	65	91	117
9	С1, моль/л	1	0.939	0.897	0.877	0.854	0.84	0.824	0.815
	С2, моль/л	0.2	0.139	0.097	0.077	0.054	0.04	0.024	0.015
	С3, моль/л	0	0.061	0.103	0.123	0.146	0.16	0.176	0.185

2. Определение начальных скоростей

Для определения скоростей в начальный момент времени, строим графические зависимости СА3=f(t) и определяем полиномы кривых. Первая производная полиномиальной зависимости по времени будет уравнением для определения скорости реакции в любой момент времени. Данные графические зависимости представлены на рисунках 1-3.