Введення
Каталозі - зміна швидкості хімічної реакції при впливі речовин (каталізаторів), які беруть участь у реакції, але не входять до складу продуктів. Каталізатор не знаходиться в стехіометричних відносинах з продуктами і регенерується після кожного циклу перетворення реагентів у продукти. Він не зміщує положення рівноваги хімічної реакції і поблизу від рівноваги прискорює пряму і зворотну реакції в рівній мірі.
автокаталіз називається явище, коли каталітична дія на реакцію надає будь-якої з її продуктів.
Метою нашої роботи було вивчення залежності константи швидкості k автокаталитической реакції окислення щавлевої кислоти перманганатом калію від температури і визначення енергії активації даної реакції.
ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД
окислення реакція хімічний швидкість
Автокаталітичні реакції.
автокаталитическим реакція - реакція, в якій один з її продуктів служить каталізатором перетворення вихідних речовин.
Для автокаталитической реакції характерно, що процес іде при зростаючій концентрації каталізатора. У початковий період реакції, в період індукції, швидкість реакції незмірно мала, потім вона зростає і лише при досягненні значній мірі перетворення починає падати в результаті убутку концентрації вихідних речовин. У результаті кінетична крива для продукту реакції має S-подібний вигляд (рис. 1), подібно кінетичної кривої продукту двох послідовних реакцій.
Рис. 1. Кінетична крива зміни оптичної щільності продукту автокаталитической реакції
Щоб процес міг розвинутися по автокаталитическим шляху, в системі з самого початку повинен бути присутнім продукт реакції. Він може бути спеціально внесений експериментатором (початкова запал) або утворюватися без участі каталізатора.
У найпростішому випадку реакції першого порядку по А і В швидкість утворення продукту перетворення дорівнює
(1)
Позначаючи через x приріст [B] в результаті реакції, т. е. вважаючи x=[B] - [B] 0, і враховуючи, що приріст [B] дорівнює убутку [A], отримуємо такий вираз:
(2)
Рівняння такого ж виду виходить у випадку, якщо ніякої затравки в систему не вноситься, але паралельно з автокаталитическим перетворенням йде некаталітичні перетворення А в В по реакції першого порядку. У цьому випадку
(3)
звідки
(4)
Інтегрування рівняння (2) дає
(5)
або у вигляді, дозволеному відносно х,
(6)
Якщо ввести безрозмірні змінні,, то рівняння (6) набуде вигляду
(7)
Якщо експериментально отримана кінетична крива автокаталитической реакції, наступної рівнянню (2), то для обчислення константи швидкості k користуємося рівняннями (6, 7).
Якщо [В] 0 lt; lt; [A] 0, тоді співвідношення (7) записуємо у вигляді
(8)
Побудувавши графічно залежність від t, по нахилу отриманої прямої лінії можна визначити k? [A] 0 і k.
Окислення щавлевої кислоти перманганатом калію.
автокаталитическим реакцією є окислення щавлевої кислоти перманганатом калію.
Ця реакція протікає по складному механізму, лімітуючої стадією якого є взаємодія з іоном Де лімітуючої стадією складної хімічної реакції є та проста реакція, константа швидкості, якої має найбільший вплив на загальну швидкість складної реакції
(9)
Утворився іон Mn3 + далі окисляє щавлеву кислоту з утворенням CO2 і Mn2 +:
(10)
Останній процес, мабуть, є двустадийному.
Враховуючи той факт, що крім Mn2 + в реакції утворюється MnO2, у системі протікає диспропорционирование
(11)
Таким чином, записуємо ймовірну брутто-реакцію:
(12)
Швидкість реакції дорівнює швидкості лімітуючої стадії (9) і пропорційна добутку концентрацій одного з вихідних речовин [] на концентрацію одного з продуктів [Mn2 +]. Тому швидкість реакції описується рівнянням, подібним до рівняння (2):
інтегрування якого дасть вирази:
(13)
(14)
де
У відсутність початкової затравки Mn2 + реакція протікає зі значним часом індукції, це обумовлено протіканням повільної некаталітична реакції окислення щавлевої кислоти з утворенням Mn2 +. При використанні вихідної затравки Mn2 + час індукції істотно зменшується.
Кінетику цієї реакції вивчають спектрофотометричним методом. Кінцевий продукт реакції - MnO2, що утворюється у вигляді дрібнодисперсного сусп...
