Изучение кинетического изотопного эффекта в реакции азосочетания. Кинетический изотопный эффект

Страницы работы

Фрагмент текста работы

раствор: 15-20 мл буферного раствора + 1 мл дейтерированной Г-соли + 1 мл диазониевого раствора (затем раствор доводится буфером до метки);

3-раствор: 15-20 мл буферного раствора + 0,5 мл раствора «В» + 1 мл диазониевого раствора (затем раствор доводится буфером до метки);

4-раствор: 15-20 мл буферного раствора + 1 мл раствора «В» + 1 мл диазониевого раствора (затем раствор доводится буфером до метки);

5-раствор: 15-20 мл буферного раствора + 1,5 мл раствора «В» + 1 мл диазониевого раствора (затем раствор доводится буфером до метки);

6-раствор: 15-20 мл буферного раствора + 2 мл раствора «В» + 1 мл диазониевого раствора (затем раствор доводится буфером до метки);

7-раствор: 15-20 мл буферного раствора + 2,5 мл раствора «В» + 1 мл диазониевого раствора (затем раствор доводится буфером до метки);

8-раствор: 15-20 мл буферного раствора + 3 мл раствора «В» + 1 мл диазониевого раствора (затем раствор доводится буфером до метки);

9-раствор: 15-20 мл буферного раствора + 3,5 мл раствора «В» + 1 мл диазониевого раствора (затем раствор доводится буфером до метки);

10-раствор: 23 мл р-ра «В» + 1 мл Г-соли + 1 мл диазониевого раствора (затем раствор доводится буфером до метки).

Диазониевый раствор всегда добавляется последним, при этом включается секундомер. От момента приливания диазониевого раствора до начала эксперимента должно пройти не более 1,5 мин. Для раствора 1 замер оптической плотности как функции времени проводится в течении 20 мин, для раствора 2 – в течении 30 мин, для растворов 3-6 – в течении 5 мин.

Цель работы – определение кинетического изотопного эффекта в реакции азосочетания при замене атома Н на атом D, исследование каталитического влияния на эту реакцию основания «В», нахождение эффективного значения константы скорости (Кэфф).

Общее уравнение:

σ-комплекс

Экспериментальная часть

Приготовили раствор  №1. Последним приливали диазониевый раствор и сразу включали секундомер. Фиксировали по секундомеру время за которое колбу доводили до метки и наполняли раствором кювету до включения фотоспектрометра. Полученное время суммировали и получали полное время реакции. Аналогично поступили с раствором №2. Для растроров №1-4 это 120 секунд, №5-9 60 секунд, раствор  №10 был приготовлен раньше №3, но  измерение его оптической плотности было проведено посленим. Так как реакция в нем подчи прекратилась, то D(№10)=const(t)= Dмах==5,121224

Данные приведены в таблице(первые 20 точек  эксперимента, так как их общее количество  в  первых опытах достигает нескольких сотен ):

Экперимент с Н-Г-солью (раствор №1)

D

t, c

1/(ао+bo)*ln((Dmax-D*(boо))/ (Dmax-D)),

л/моль

0,395174

121,4

17,48274604

0,399246

123

17,67337866

0,404459

125

17,91773781

0,409713

127

18,16444156

0,414928

129

18,40966298

0,419873

131

18,64251813

0,424838

133

18,87663402

0,429801

135

19,11104648

0,434831

137

19,34896098

0,439797

139

19,58419904

0,44497

141

19,8295605

0,450109

143

20,07375464

0,454938

145

20,30349286

0,459807

147

20,53549148

0,464755

149

20,7715812

0,469869

151

21,01599816

0,47443

153

21,23427137

0,479399

155

21,47239166

0,484222

157

21,70387791

0,488938

159

21,93055855

0,493842

161

17,48274604

Экперимент с D-Г-солью (№2)

D

t, c

1/(ао+bo)*ln((Dmax-D*(boо))/ (Dmax-D))

л/моль

0,098873

121,4

4,193842213

0,100234

123

4,252369615

0,101754

125

4,317752061

0,103286

127

4,383695869

0,104966

129

4,456054967

0,106828

131

4,536256183

0,108002

133

4,58687581

0,109543

135

4,653325042

0,111193

137

4,724493501

0,112975

139

4,801375694

0,114522

141

4,868205273

0,116212

143

4,941203071

0,117857

145

5,012277108

0,119188

147

5,069836116

0,12079

149

5,139112536

0,122392

151

5,208419902

Где ао = [Ar1H] = 0,0020 моль/л, а bo = [Ar2N2+] = 0,0008моль/л. Построили графики зависимости 1/(ао+bo)*ln((Dmax-D*(boо))/ (Dmax-D)) от t.

По тангенсам наклонов определили константы скоростей реакций и посчитали кинетический изотопный эффект kНэфф/kDэфф:

kНэфф/kDэфф = 0,07963/0,02041 = 3,9015

Далее провели семь экспериментов с расворами №3,№4,№5,№6,№7,№8,№9. Полученные данные занесли в таблицы и построили аналогичные графики приведенным выше.


0,5 мл расвора В ( 0,001Н )

D

t, c

1/(ао+bo)*ln((Dmax-D*(boо))/ (Dmax-D)), л/моль

0,65386

121,4

66,82229201

0,674731

127

69,45393172

0,692955

132

71,78357162

0,710653

137

74,07503396

0,72825

142

76,38238948

0,745345

147

78,65227991

0,761968

152

80,88660509

0,778382

157

83,11987281

0,79457

162

85,34901423

0,810313

167

87,54274983

0,82573

172

89,71629022

0,840898

177

91,87959442

0,855931

182

94,04851169

0,870794

187

96,21759357

0,884882

192

98,29671259

0,899219

197

100,4360936

0,913151

202

102,5381467

0,927153

207

104,6742652

0,94038

212

106,7140541

0,953406

217

108,7440239

По тангенсу наклона kэфф = 0,10631 л/(моль*с)

1 мл расвора В ( 0,002Н )

D

t, c

1/(ао+bo)*ln((Dmax-D*(boо))/ (Dmax-D)),

л/моль

0,846697

121,4

40,1069536

0,873337

127

41,54308682

0,896357

132

42,79393394

0,918801

137

44,02242968

0,940762

142

45,23306054

0,962258

147

46,42647306

0,983236

152

47,59919991

1,004537

157

48,79816067

1,024498

162

49,929374

1,044927

167

51,09481446

1,064412

172

52,21374623

1,083924

177

53,34148141

1,103176

182

54,46140142

1,121718

187

55,54691056

1,140114

192

56,63049031

1,158241

197

57,70487462

1,175766

202

58,7498457

1,193487

207

59,81281416

1,210243

212

60,82383956

1,227373

217

61,86342756

По тангенсу наклона kэфф = 0,14127 л/(моль*с)

1,5 мл расвора В ( 0,003Н )

D

t, c

1/(ао+bo)*ln((Dmax-D*(boо))/ (Dmax-D)),

л/моль

0,561778

61,4

25,472201

0,599369

67

27,33048131

0,63402

72

29,06231358

0,668913

77

30,82484889

0,703446

82

32,58783997

0,736651

87

34,30089023

0,769335

92

36,00441381

0,801264

97

37,685526

0,832678

102

39,35604599

0,862875

107

40,97764763

0,892485

112

42,58287075

0,921637

117

44,1782516

0,949686

122

45,7274864

0,976848

127

47,24124186

1,003704

132

48,75114025

1,029894

137

50,23643632

1,05505

142

51,67521707

1,08028

147

53,13031051

1,103569

152

54,48436094

1,127826

157

55,90591908

По тангенсу наклона kэфф = 0,16985 л/(моль*с)

2 мл расвора В ( 0,004Н )

D

t, c

1/(ао+bo)*ln((Dmax-D*(boо))/ (Dmax-D)),

л/моль

0,687661

61,4

31,77962956

0,740819

67

34,51716925

0,786994

72

36,932126

0,831673

77

39,30233534

0,874935

82

41,62958947

0,916903

87

43,91818242

0,957525

92

46,16301751

0,997154

97

48,38164465

1,03542

102

50,55147268

1,073365

107

52,73028088

1,109095

112

54,80719914

1,143705

117

56,84283324

1,178059

122

58,8869794

1,21164

127

60,90840128

1,243988

132

62,87758833

1,275035

137

64,78841914

1,306108

142

66,72151338

1,335465

147

68,56717736

1,365013

152

70,44418672

1,392506

157

72,20837354

 

По тангенсу наклона kэфф = 0,19636 л/(моль*с)

2,5 мл расвора В ( 0,005Н )

D

t, c

1/(ао+bo)*ln((Dmax-D*(boо))/ (Dmax-D)), л/моль

0,786012

61,4

36,88038877

0,845282

67

40,03097303

0,897338

72

42,84743657

0,948044

77

45,63644599

0,996494

82

48,34446195

1,043645

87

51,02146275

1,089219

92

53,64880233

1,133764

97

56,25571227

1,176835

102

58,81373496

1,218387

107

61,31729122

1,257909

112

63,73183432

1,297343

117

66,17407002

1,335923

122

68,59610799

1,37216

127

70,90119717

1,406969

132

73,14341538

1,441658

137

75,4057839

1,475818

142

77,66149054

1,506752

147

79,72840011

1,538732

152

81,88980639

1,569016

157

83,96021473

По тангенсу наклона kэфф = 0,33999 л/(моль*с)

3 мл расвора В ( 0,006Н )

D

t, c

1/(ао+bo)*ln((Dmax-D*(boо))/ (Dmax-D)), л/моль

0,936266

61,4

44,98455

0,972253

67

46,98424

1,026061

72

50,01824

1,084889

77

53,39748

1,141261

82

56,69829

1,196535

87

59,99626

1,251134

92

63,31562

1,304014

97

66,59057

1,354059

102

69,74609

1,40258

107

72,85914

1,450014

112

75,95502

1,4943

117

78,8936

1,538735

122

81,89007

1,57942

127

84,67691

1,619838

132

87,48752

1,656531

137

90,07623

1,694726

142

92,80934

1,730154

147

95,38032

1,761314

152

97,67084

1,79139

157

99,90801

По тангенсу наклона kэфф = 0,47951 л/(моль*с)

3,5 мл расвора В ( 0,007Н )

D

t, c

1/(ао+bo)*ln((Dmax-D*(boо))/ (Dmax-D)), л/моль

1,088025

61,4

53,57943133

1,131434

67

56,11839682

1,20053

72

60,23706277

1,234266

77

62,28348938

1,298532

82

66,2482132

1,355972

87

69,86782252

1,411148

92

73,41445098

1,462572

97

76,78351555

1,513768

102

80,20038079

1,560373

107

83,36698107

1,608817

112

86,71688052

1,654428

117

89,92690688

1,698431

122

93,07654955

1,739466

127

96,06193385

1,778794

132

98,96785167

1,821728

137

102,1915094

1,854501

142

104,6892246

1,888976

147

107,3519215

1,92372

152

110,0730071

1,955328

157

112,5818879

1,986995

162

115,1280457

2,023126

167

118,0740198

2,052593

172

120,5095974

2,083803

177

123,1222289

По тангенсу наклона kэфф = 0,60695 л/(моль*с)

По полученным данным построили график зависимости kэфф от [B]

[B], моль/л

kэфф, л/(моль*с)

0,001

0, 10631

0,002

0,14127

0,003

0,16985

0,004

0,19636

0,005

0,33999

0,006

0,47951

0,007

0,60695

Как говорилось в теоретической части тангенс угла наклона дает k1×k2/ k-1, приняв k2/ k-1 = 2,5 определили k1.

k1 = 83,87643/2,5 = 33,55л/(моль*с)

            Выводы

В ходе проделанной работы мы на реальном опыте ознакомились с кинетическим изотопным эффектом, определили его численную характеристику kНэфф/kDэфф. Также нами было изучено коталитическое влияние оснований на реакцию диазосочетания и рассчитана константа скорости образования промежуточного продукта этой реакции σ-комплекса, а также определена зависимость величины эффективной константы скорости всего процесса

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Химия
Тип:
Отчеты по лабораторным работам
Размер файла:
267 Kb
Скачали:
0