Кинетика и механизмы реакций в химических осцилляторах на основе системы бромат-иодид-серная кислота

• Автор: Никоноров, Сергей Витальевич
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 124 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

ГЛАВА 1. БРОМАТНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ОСЦИЛЛЯТОРЫ

I I. Реакция БелоусоваЖаботинекого и ее модификации.

1.2. Химический осциллятор в системе бромат иодид серная кислота.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

ГЛАВА 2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Постановка задачи

2.2. Методы исследования

Г.

2.3. Растворы и реактивы .

2.4. Методика вычислительного эксперимента с использованием программного пакета I
ГЛАВА 3. КИНЕТИКА И ТЕРМОДИНАМИКА РЕАКЦИЙ В ЗАКРЫТОЙ СИСТЕМЕ БРОМАТ ИОДИД СЕРНАЯ КИСЛОТА
3.1. Константы некоторых равновесий в системе I2.
3.2. Кинетика реакции иодид бромат в растворах серной кислоты.
3.3. Кинетика редоксироцессов между броматом и молекулярным
иодом в растворах серной кислоты
ГЛАВА 4. ДИНАМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ СИСТЕМЫ БРОМАТ ИОДИД СЕРНАЯ КИСЛОТА И ЕЕ МОДИФИКАЦИЙ В УСЛОВИЯХ ПРОТОЧНОГО РЕАКТОРА ПОСТОЯННОГО ПЕРЕМЕШИВАНИЯ .
4.1. Экспериментальные параметры колебательных режимов в системе КВгОз К. Н IЬО
4.2. Влияние оксованадияУ, марганцаИ и железаИ на динамическое поведение химического осциллятора в системе
КВЮз К Н Н.
ГЛАВА 5. МЕХАНИЗМЫ ХИМИЧЕСКОГО ОСЦИЛЛЯТОРА В СИСТЕМАХ БРОМАТ ИОДИД СЕРНАЯ КИСЛОТА И БРОМАТ ИОДИД СЕРНАЯ КИСЛОТА ЗсМЕТАЛЛОИОН
5.1. Механизм колебательных реакций в открытой системе бромат иодид серная кислота.
5.2. Применение модели химического осциллятора для описания временной эволюции закрытой системы бромат иодид
серная кислота.
5.3. Механизмы химического осциллятора в системе бромат иодид серная кислота, модифицированной ионами оксованадия V, марганцаП и железаП
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Результаты экспериментального и теоретического исследования модифицированных броматиодидных осцилляторов открывают перспективу управления режимами химических колебаний введением ионов переходных металлов. Результаты расчетов констант образования 3, Вг и константы равновесия диспропорционирования Вг2 в растворах серной кислоты по данным методов спектрофотометрии и ионометрии с бромидселективным элекфодом. Найденные методами спек фофото метри и и ионометрии с бромидселективным элекфодом параметры колебательных режимов и временной эволюции концентраций ключевых частиц в условиях ПРПП для открытой системы КВЮз К Н Н в зависимости от ее состава, скорости потока реагентов и температуры. Параметры колебательных режимов и кинетические зависимости концентраций ключевых частиц в открытых системах бромат иодид серная кислота переходный металл в условиях ПРIII. Модель минимального осциллятора, а также новая полная модель осциллятора в системе КВгОз К Н. Результаты моделирования динамических режимов в данной системе в ПРПГ и закрытом реакторе с помощью пакета программ ПЕК. Интерпретация различного влияния ионов марганцаП, железаИ и оксованадияУ на поведение открытой системы бромат иодид серная кислота в рамках полной модели осциллятора с учетом различия в константах скорости и механизмах редоксреакций данных металлоионов. Казанского государственного университета. Координационные соединения Зс1переходных, платиновых и редкоземельных металлов термодинамика и кинетика комплексообразования в различных средах, синтез, строение, свойства, направления практического использования номер государственной регистрации темы . В г. Б.П. Белоусов наблюдал повторяющиеся колебания химического состава в процессе окисления лимонной кислоты броматом, катализируемого солями церия I. Работа Белоусова была продолжена А. М.Жаботинским 2, и класс колебательных реакций окисления органических соединений броматом с катализом ионами металлов был назван реакцией БелоусоваЖаботинского БЖ. Освоение методики проточных реакторов расширило возможности управления колебательными режимами и привело к обнаружению ранее не наблюдавшихся нелинейных явлений, таких, как множественность стационарных состояний особенно бистабильность, двухчастотные колебания, апериодические и хаотические колебания. Броматные осцилляторы сыграли решающую роль в развитии исследований колебательных реакций в растворе 3. Броматион незаменим в осцилляторе БЖ, однако выполнено большое число экспериментов, в которых заменялись ионы катализатора, неорганическая кислота или органический субстрат. Модификации реакции БелоусоваЖаботинского могут быть малыми, сводящимися, например, к замене одного реагента на другой, по сути эквивалентный. Однако имеется несколько существенно модифицированных систем, связь которых с классической реакцией БЖ исходно не была ясна, а общее между ними состоит лишь в наличии бромата. Легко бромирующийся субстрат на основе малоновой кислоты, в результате окисления которою высвобождается бромидион 1, 2. Реакция нуждается в окислительновосстановительном катализаторе ионы церия или фсрроин 3 Детальный механизм впервые предложен Филдом, Кршем и Нойесом ФКН 5. Производные фенола или анилина, которые могут окисляться до хиноидных частиц. Здесь катализатор не обязателен 6, 7, 8. Смешанный субстрат, подобный ацетону бромируется без окисления, винной кислоте или оксалату окисляются без бромирования. Реакция нуждается в окислительновосстановительном катализаторе
4 Легко окисляющийся субстрат, подобный щавелевой кислоте, и окислительновосстановительный катализатор Колебания имеют место только при удалении избытка брома инертным газомносителем
5 Соединения класса 1 с добавлением нитрата серебра Концентрация бромидиона не осциллирует, а потенциал платинового электрода испытывает колебания во времени . Механизм осциллятора реакции БЖ. V 4 Вг 4 Ох I пОх X I инертный В этих процессах, римские цифры I и V обозначают степень окисления брома в соединениях ИОВг и ВЮз соответственно.