В случае выполнения данной работы в качестве курсовой кинетические измерения проводят при трех-четырех различных температурах (по выбору преподавателя, в интервале 20–45 °С). Перед сливанием рабочие растворы термостатируют при температуре проведения реакции в течение 15 мин. Используя полученные значения констант скорости, строят график зависимости lnkот 1 / T и определяют энергию активации, как автокаталитической стадии, так и некаталитической реакции.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дать определение понятиям «катализ», «автокатали-тическая реакция».
2. Лимитирующая стадия сложного химического процесса – дать определение, привести пример (кинетическую схему).
Эммануэль Н. М., Кнорре Д. Г. Курс химической кинетики, 4-е издание, М.: Высш. шк., 1984.
Волкова О. С. и др. Практикум по физической химии. Спектрофотометрия, кислотно-основные равновесия: Метод. пособие / О. С. Волкова, Е. В. Кузнецова, Л. Н Кириллова / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2005.
Задача С-6
КОНЦЕНТРАЦИОННЫЕ КОЛЕБАНИЯ В РЕАКЦИИ БЕЛОУСОВА–ЖАБОТИНСКОГО
Теоретическая часть
Первую колебательную реакцию открыл Роберт Бойл в конце XVII в. Он наблюдал периодические вспышки при окислении паров фосфора. Затем колебания были обнаружены еще в ряде систем, в основном гетерогенных (в реакциях окисления углеводородов, СО, а также при исследовании реакций на границе металл–раствор). На рубеже XIX и XX вв. колебательные реакции рассматривались как наиболее адекватные небиологические модели важных биологических процессов, например гликолиза, клеточных кальциевых осцилляций и волн [1], передачи нервных импульсов в живых организмах («железный нерв»), работы сердечной мышцы («ртутное сердце»).
Феномен «железного нерва» относится к реакции растворения железной проволоки в азотной кислоте. В. Ф. Оствальд указал на чрезвычайное внешнее сходство динамики этой реакции с динамикой нервного возбуждения [2]. Один из вариантов «ртутного сердца» – разложение пероксида водорода на поверхности металлической ртути. При этом происходит периодическое образование и растворение пленки окисла на поверхности ртути. В результате колебаний поверхностного натяжения наблюдаются ритмические пульсации капли, внешне напоминающие биение сердца [3]. Другой вариант «ртутного сердца» основан на электрокапиллярном эффекте. Если каплю ртути, помещенную на стекло, погрузить в раствор электролита, например, разбавленной азотной кислоты, и дотронуться до нее способным подвергаться коррозии кусочком металла, например железным гвоздем, будут наблюдаться пульсации капли ртути [4].
Таким образом, в начале XX в. были уже известны колебательные реакции, протекающие на границе раздела двух фаз или при горении в газовой фазе. Однако в механизмах этих реакций помимо химических превращений существенную роль играли фазовые переходы или процессы теплопередачи, что существенно осложняло их детальное исследование и
математическое моделирование. Математические модели кинетики гомогенных химических реакций являются значительно более простыми, и природу химических колебаний пытались понять, используя такие модели в качестве отправной точки.
Первые удачные модели гомогенных колебательных реакций были созданы А. Лоткой в 1910 и 1920 гг. На основе данных моделей А. Лотка теоретически показал возможность появления концентрационных колебаний в весьма простой системе, подчиняющейся закону действующих масс. Кроме того, в этой же работе была показана связь между колебаниями и автокатализом. Однако первые математические модели колебательных реакций соответствовали неосуществимым и невозможным химическим реакциям, которые не были найдены в природе, – гомогенным колебательным реакциям. Большинство химиков вообще считали, что колебания концентраций в закрытых гомогенных системах невозможны, иначе говоря, чисто химических колебаний не бывает. Если же колебания наблюдаются, то они обусловлены процессами переноса или фазообразования, связанными с наличием гетерогенных стадий, или же вызваны методическими ошибками.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.