рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Дискриминация гипотез по кинетическим экспериментам

Дискриминация гипотез по кинетическим экспериментам - раздел Химия, Дискриминация Гипотез По Кинетическим Экспериментам Кинетические Методы Испо...

Дискриминация гипотез по кинетическим экспериментам Кинетические методы используют для проверки адекватности гипотез, оставшихся после других методов дискриминации, решая обратную задачу химической кинетики – оценивание констант и сравнение полученных кинетических моделей статистическими методами.Вместе с тем, весьма эффективными путями использования кинетического эксперимента, как было отмечено выше, являются измерения кинетических изотопных эффектов (КИЭ) и анализ селективности стехиометрически многозначных процессов в зависимости от концентраций реагентов и от величины степени превращения XA. Кинетические изотопные эффекты Первичным кинетическим изотопным эффектом называют различие в скоростях разрыва (образования) химических связей при замене одного из атомов рвущейся (образующейся) связи его изотопом.

В основе первичного КИЭ при разрыве или образовании связи, например, С-Н, лежит различие величин нулевой энергии колебательного уровня этой связи, зависящей от природы изотопов, например, С (12С, 13С, 14С) или Н (1Н, 2D, 3T). Так, нулевая энергия связи U0 C-H ~ на 5 кДж/моль выше U0 для С-D. Поскольку соответствующие частоты колебаний в переходном состоянии в значительно меньшей степени зависят от массы изотопа (при наличии других тяжелых атомов и групп в реагентах), энергия активации в случае более легкого изотопа (С-Н) будет также ниже энергии активации для С-D и С-Т. Максимальные КИЭ разрыва связи без учета образования новых связей составляют: Поскольку в переходном состоянии связь рвется не полностью, максимальные значения КИЭ не достигаются.

Величина КИЭ будет тем больше, чем в большей степени связи C-X, M-X, M-H разрываются в переходном состоянии.

Из теоретического анализа простой реакции переноса протона в апротонных растворителях сделаны следующие выводы: 1) Основной вклад в КИЭ по водороду вносит потеря энергии валентного колебания связи А–Н при образовании переходного состояния.Частоты валентных колебаний в переходном состоянии ниже, чем в начальном и в меньшей степени зависят от массы изотопа. 2) Величина КИЭ определяется главным образом разностью энергий активации, а не отношением предэкспонентов. 3) Значения КИЭ обычно меньше, чем это следует из значений нулевых частот колебаний связей А–Н и A–D. 4) При использовании трех изотопов 1H, 2D и 3Т выполняется соотношение Если связь в реагенте рвется в лимитирующей стадии, можно ожидать при замене, например H на D, значительного КИЭ. Так, в реакции КИЭ . Это означает, что именно связь C-D рвется в лимитирующей стадии.

В квазиравновесных стадиях наблюдаются равновесные (термодинамические) изотопные эффекты (ТИЭ). Пример.

При исследовании реакции окисления этилена хлоридом Pd(II) (Вакер-процесс) было обнаружено, что в реакциях и все четыре атома D переходят в ацетальдегид. Следовательно, С-Н связь не рвется в лимитирующей стадии.Вместе с тем, при замене H на D в воде . Этот эффект, судя по кинетике процесса есть ТИЭ, появление которого связано с разницей констант автопротолиза Kw D2O и H2O (Kw H2O в 5.13 раз выше Kw D2O), и, соответственно, констант кислотной диссоциации аквакомплексов палладия(II). Пример.

При изучении кинетики реакций окислительного карбонилирования ацетилена в растворах комплексов Pd(I) с образованием ангидридов малеиновой (МА) и янтарной (ЯА) кислот, акриловой (АК) и пропионовой (ПК) кислот установлено, что МА и ЯА образуются с КИЭ ~ 1. Этот факт свидетельствует о том, что в образовании МА молекула H2O разрывается за необратимой медленной стадией. ЯА образуется из МА с переносом атома водорода от PdH, но также за медленной стадией.

КИЭ образования АК и ПК составляют 1.8 и 2.5, соответственно, что говорит о разрыве Pd-H (и образовании С-Н) в медленной стадии. Образование МА и ЯА сопровождается сильным обменом С-Н/C-D, что дает дополнительную информацию о механизме процесса. Пример.При изучении механизма реакции предложили 41 гипотезу о механизме реакции.

На основании измерения КИЭ при переходе от CH3OH к CH3OD были отброшены 32 гипотезы ( ). Еще четыре гипотезы были отклонены на основании предварительных экспериментов. Оставшиеся пять гипотез являются работающими гипотезами до настоящего времени. Анализ селективности процесса Селективность процесса характеризует долю исходного ключевого реагента, превратившегося в целевой продукт, от общего количества ключевого реагента, превратившегося по всем маршрутам.Интегральная селективность процесса образования вещества i по ключевому реагенту k , (1) Поскольку , получим , (2) где Xk – степень конверсии k-того реагента.

Дифференциальная селективность sik определяется уравнением (3) , (3) где Rj – скорость реакции j, bij – стехиометрические коэффициенты i-того продукта в j-той реакции, bkj – тоже для k-того исходного реагента в j-той реакции.Величина sik > 0, так как bkj < 0. В стационарном реакторе полного смешения sik = Sij. Анализ изменений селективности от концентраций реагентов (или от степени превращения Xk) полезен для предварительной дискриминации гипотез. Пример.

Рассмотрим две параллельные реакции и скорости R1 и R2 по итоговым уравнениям двух маршрутов в проточном реакторе полного смешения: Рассмотрим селективность расходования реагента А по первой реакции (4) ( ). (5) Если реакции имеют простую кинетику, например, и , (6) Поскольку , то из уравнения (6) следует, что sАА будет не зависеть от XA при n2 = n1, расти с увеличением XA при n2 > n1 и падать с ростом XA при n2 < n1. Как видно из уравнений (5) и (6) при анализе зависимостей sik от Ck (XA) мы имеем дело с изменением отношения скоростей реакций (или сумм отношений скоростей в более сложных случаях). Отношения скоростей в многомаршрутных процессах с линейными механизмами в стационарных и квазистационарных условиях всегда существенно проще, чем выражения для Rp, поскольку многочленные полиномы, стоящие в знаменателе кинетических уравнений ( ) при этом сокращаются.

Рассмотрим этот вопрос подробнее.

Анализ узлов сопряжения Все интермедиаты в реакционной сети, которые превращаются по двум и более стадиям, не считая обратной стадии образования интермедиата, образуют так называемые узлы сопряжения.Простейший узел – параллельно-последовательная реакция Более сложный узел включает дополнительные интермедиаты: Во всех случаях отношение R1/R2 намного более информативно для целей дискриминации, чем сами скорости R1 и R2. Рассмотрим узел сопряжения (7) , (7) где wj – веса стадий j. В стационарных условиях (8) В уравнение (8) входит скорость образования X1, отношение весов при постоянных концентрациях, входящих в и переменная сумма , которая меняется в зависимости от и . Выполнимость уравнения (8) может служить подтверждением схемы (7) и позволяет найти и . Другой вариант анализа схемы (7): (9) Поскольку . Тогда , откуда или (10) (11) (при сохранении концентраций, входящих в и постоянными). Пример.

Изучали реакцию (12) в системе CuCl (3 – 9 ) – NH4Cl – HCl – H2O в условиях высокого катионного фона ([NH4+] = 12 ) в безградиентом проточном реакторе при поддержании постоянными активностей Cu+ и Cl– и концентраций каталитически активных комплексов CumCln(n – m)–. При добавлении в этот раствор CuCl2 (5·10–3 – 170·10–3 М) скорость образования винилхлорида RВХ понижается, и появляются два продукта окислительного хлорирования ацетилена – 1,2-дихлорэтилен (ДХЭ) и винилиденхлорид (ВДХ): (13) , (14) скорости образования которых RДХЭ и RВДХ проходят через максимум по мере увеличения [CuCl2]. При малых [CuCl2] наблюдается слабый рост ВХ от [CuCl2]. Для создания стационарного режима по [CuCl2] концентрацию Cu(II) поддерживали постоянной, окисляя Cu(I) электрохимически в ходе реакции.

Скорость синтеза ВХ до добавления CuCl2 описывается простым уравнением (15) в соответствии со схемой механизма (16) Падение RВХ при добавлении CuCl2 говорит о взаимной связи процессов (12), (13) и (14) и о наличии узла сопряжения.

Первая гипотеза о простом узле сопряжения стадий образования ВХ и ДХЭ позволяет рассмотреть отношение RДХЭ и RВХ. Зависимость отношения RДХЭ/RВХ от [CuCl2] при постоянных остальных параметрах системы описывается уравнением (16) . (16) Второй вариант узла сопряжения связывает ВДХ и ВХ. Отношение RВДХ/RВХ = f [CuCl2] описывается более сложной зависимостью, простейший вид которой подчиняется уравнению (17) . (17) Квадрат по концентрации CuCl2 в числителе уравнений (16) и (17) свидетельствует о последовательном участии двух молекул CuCl2 в стадиях окисления Х1 до ДХЭ и ВДХ (18) При этом стадия образования Х2 квазиравновесна (16), а стадия образования Х3 – нет (17). Чтобы найти выражение для RВХ, RДХЭ и RВДХ не хватает еще одного уравнения. Воспользуемся зависимостью (11). Эксперимент показал, что выполняется линейное соотношение (11) в форме уравнения (19) при варьировании [CuCl2] (19) Решение системы (16), (17) и (19) дает уравнения (при [H3O+] = const) (20) (21) (22) (23) Уравнения (20 – 23) описывают экспериментальные зависимости Rp = f([CuCl2]) и соотношение скоростей Rp. Исследования различных модельных реакций и отклонение других гипотез образования ВДХ, например, через ClC&#186;CH позволило предложить механизм с участием s- металлоорганических соединений Cu(I) и Cu(II) Образование X12 квазиравновесно.

Предположительно, X12 – комплекс [CuIICl2·CuICH=CHCl « ClCuI·ClCuIICH=CHCl]. Реакция X12 c CuCl2 дает CuIICl2·ClIICuCH=CHCl, быстро распадающийся до ClCH=CHCl и 3CuCl. Превращение X12 « X13 с последующим действием второй молекулы CuCl2 приводит к ВДХ. Например, образование h2-винильного комплекса из X12 с последующим превращением его в карбеновый комплекс, распадающийся до CuI и CH2=CCl2 Рассмотренный пример показывает, насколько полезно создание искусственных разветвлений, искусственных узлов сопряжения при изучении каталитических реакций, например, реакции (12). Введение CuCl2 позволило получить дополнительную информацию о природе Х1. На завершающем этапе выбора модели решается обратная задача химической кинетики.

– Конец работы –

Используемые теги: Дискриминация, гипотез, кинетическим, экспериментам0.081

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Дискриминация гипотез по кинетическим экспериментам

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

Гипотеза, логическое строение гипотезы
Подобный опыт появляется в процессе социокультурного воспитания и позволяет регулировать интеллектуальное взаимодействие людей в различных сферах… Некоторые обладают более развитыми логическими навыками, другие имеют менее… Однако в логической науке мышлением интересуются лишь постольку, поскольку оно занимается рассуждением,…

Эргодическая гипотеза и е значение для статистической механики Выполнил Студент 3 курса 310 группы Орлов Евгений Вадимович Проверил Санкт-Петербург 2004г. Эргодическая гипотеза от греч. ergon работа и hodos путь в статистической физике, состоит в предполо
Физические системы, для которых справедлива Э. г называются эргодическими.Точнее, в классической статистической механике равновесных систем Э. г.… Такое распределение называется микроканоническим распределением Гиббса. В… В такой форме Э. г. неверна, т. к.уравнения Гамильтона см. Механики уравнения канонические однозначно определяют…

Что такое гипотеза? Какую роль играет гипотеза в формировании научных теорий?
На сайте allrefs.net читайте: "Что такое гипотеза? Какую роль играет гипотеза в формировании научных теорий?"

ЕСТЬ ЛИ ИНЫЕ ГИПОТЕЗЫ, КРОМЕ СИНДРОМА НЕДОСТРОЕННОГО ЗАБОРА
Заметим, что согласно экспериментальным данным, в русскоязычных текстах (научно-популярных, рекламных, публицистических и т.п.) интересных ОКОНЧАНИЙ… Если есть источник подпитки, он влияет на процесс, усиливает его, изменяет… Если эту картинку спроецировать на процесс написания текста, это выглядит так: возник первоначальный импульс,…

Гипотезы о природе шаровой молнии
Ко второму типу относятся: Шаровая молния - поддерживается высокочастотным излучением с частотой более 100MHz; Шаровая молния - существует благодаря… Приведенная классификация является сокращенной классификацией Michel T. Talbot… Теория агломерации - объясняла явление шаровой молнии, как концентрацию горючих веществ , которые загорались во время…

Гипотеза лингвистической относительности Сепира - Уорфа
Формы культуры, обычаи, этнические и религиозные представления, с одной стороны, и структура языка — с другой, имели у американских индейцев… Это обстоятельство, по общепринятому мнению, и вызвало к жизни в американском… В силу этого мы не можем полностью осознать действительность, не прибегая к помощи языка, причем язык является не…

Гипотеза
Специфика гипотезы - быть формой развития знаний - предопределяется основным свойством мышления, его постоянным движением - углублением и развитием,… С этого момента возникает потребность в новых способах объяснения, опирающихся… Этим и объясняется необходимый и тем самым всеобщий характер гипотезы как формы развития человеческих знаний.…

Материя как временной резонанс эфира. Гипотеза времени
А при уменьшении амплитуды, частота растёт на несколько процентов. Интерес к данной теме рос. В дальнейшем на мои взгляды большое влияние оказали… Поэтому единой концепции времени, как и единой теории поля, до сих пор нет в… Вопрос о среде. По понятиям, существующим в современной физике, всё пространство вселенной заполнено гипотетическим…

Основной дрейф континентов гипотеза и теории
Верховое болото сезонно. Отсутствие обычных осадков на вершине горы и неизмененная лава указывают на то, что океаническое ложе изменяет третичный… Трещинноватость пород длительно варьирует полого-холмистый базис эрозии,… Афтершок фиксирован. По характеру рельефа генезис благоприятно сдвигает оз, что обусловлено не только первичными…

Некоторые географические гипотезы современного формирования второго гумусового горизонта Западной Сибири
Так часть исследователей твердо стоит на формировании второго гумусового горизонта в прошлые этапы функционирования ландшафтов (Д. А. Драницын… Поэтому более чем наверняка гипотеза и механизм, предлагаемый каждым из… Отметим, что для гипотез рассматривающих второй гумусовый горизонт как реликтовое образование характерна система…

0.034
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • По категориям
  • По работам
  • Методика педагогических исследований. Научная гипотеза и её проверка У учительского труда есть, по крайней мере, две особенности, которые делают неизбежным участие учителя в научном поиске. Первая особенность – это… Учитель каждый год занимается одним и тем же делом, он учит детей одному… В настоящей работе мы попытались ответить на следующие вопросы: что такое педагогическая гипотеза, каковы условия её…
  • Выдвижение гипотез о механизмах реакций Гипотезы о состоянии катализатора, о механизмах формирования активных центров из предшественников и о природе активного центра чрезвычайно важны для… В реакциях, катализируемых комплексами Pd из предшественников PdX2 и PR3 могут… Так, механизмы одной и той же реакции алкоксикарбонилирования ацетилена с образованием акрилата (А) на этих двух…
  • Гипотеза о воли к власти Следует учитывать, что, согласно Ницше, чувственно-воспринимаемый мир - это отнюдь не "видимость", иллюзия, создаваемая неким субстанциальным… Ницше, разумеется, опирался на Шопенгауэра, однако эта идейная преемственность… Мир, рассматриваемый изнутри, мир, определяемый и обозначаемый в зависимости от его "интеллигибельного характера", был…
  • Статистические гипотезы в ЗАдаЧАХ обработки экспериментальных данных На сайте allrefs.net читайте: "Статистические гипотезы в ЗАдаЧАХ обработки экспериментальных данных"
  • Гипотеза глобального изменения климата Земли Тема... Голубчик М М Политическая география мира Учебное пособие для вузов... Голубчик М М Политическая карта мира Справочное учебное пособие Смоленск СГУ...