1.5 Вплив концентрації каталізатору на швидкість реакції
Для вивчення впливу концентрації каталізатору на швидкість реакції були досліджені кінетичні закономірності реакції оксиетилювання оцтової кислоти при каталізі ацетатами Li+, Na+, K+, Cr3+, [(Me)4N]+, [(Et)4N]+, [(Bu)4N]+. Експерименти були проведені при різних концентраціях солей, що вивчали при 900С [9] (табл. 1.4).
Таблиця 1.4 - Залежність спостерігаємої константи швидкості від концентрації каталізатора [9]
Скат, моль/л | САсОН, моль/л | kсп·104, с-1 | Скат, моль/л | САсОН, моль/л | kсп·104, с-1 |
CH3COOLi | (CH3COO)3Cr | ||||
0.0980 0.1580 0.1920 0.2530 0.3546 | 16.02 16.00 15.90 15.88 15.82 | 3.28 4.27 5.33 6.48 8.73 | 0.0010 0.00295 0.00548 0.00842 0.0100 | 16.20 16.20 16.10 16.10 16.00 | 2.99 5.51 7.28 9.59 10.67 |
CH3COONa | (Me)4N+CH3COO– | ||||
0.0530 0.0840 0.1140 0.1550 0.1940 | 16.10 16.16 16.08 15.96 16.00 | 2.80 3.27 4.30 5.37 6.83 | 0.0710 0.0918 0.1508 0.2016 | 15.83 15.65 15.56 15.44 | 6.13 8.33 12.40 15.67 |
CH3COOK | (Et)4N+CH3COO– | ||||
0.1000 0.1450 0.2030 0.2480 | 15.88 15.68 15.80 15.78 | 4.58 5.95 7.57 9.80 | 0.0138 0.0750 0.1235 | 15.84 15.81 15.83 | 2.18 7.29 11.38 |
(Bu)4N+CH3COO– | |||||
0.0120 0.0564 0.0998 | 15.81 15.79 15.78 | 2.27 6.83 11.30 |
Як видно з експериментальних даних, досліджувані солі прискорюють реакцію прямопропорційно їх концентрації у реакційній масі [9].
При екстраполюванні експериментальних значень спостережених констант швидкостей до нульової концентрації каталізатору для всіх досліджуваних солей одержано одне і те ж значення, яке відповідає константі швидкості некаталітичної реакції, що узгоджується з даними [9] про паралельне протікання двох реакцій оксиду етилену – каталітичної (з участю солі) та некаталітичної [9].
Рис. 1.3 Залежність спостереженої константи швидкості від концентрації каталізатора при 900С: 1 - CH3COOLi; 2 - CH3COONa; 3 - CH3COOK; 4 - (CH3COO)3Cr; 5 - (Me)4N+CH3COO– ; 6 - (Et)4N+CH3COO– [9]
Отримані залежності описуються рівнянням:
kсп = kн + kкат·скат (1.2), де
kн – константа швидкості некаталітичної реакції, с-1; kкат - константа швидкості каталітичної реакції, л/(моль·с) [9].
Для встановлення порядку реакції за каталізатором було досліджено кінетику реакції оцтової, акрилової та метакрилової кислот з 1,2-епоксі-3-феноксіпропаном, яка каталізується ацетатом хрому (ІІІ) при 700С. Концентрація каталізатору варіювалася у межах від 0.002 до 0.008 моль/л (у випадку акрилової та метакрилової кислот) та від 0.008 до 0.015 моль/л (у випадку оцтової кислоти) [8].
Рис. 1.4 Залежність ефективної константи швидкості карбонової кислоти від концентрації каталізатору при Т=700С: 1 – CH2=CH─COOH; 2 – CH2=C(CH3)─COOH; 3 – CH3COOH [8]
Наведена вище графічна залежність у всіх випадках носить прямолінійний характер, що свідчить про перший порядок реакції за каталізатором [8].
0 комментариев