Исследование кинетики реакций, лежащих в основе цианотипного процесса
Понятие цианотипии. Установление предварительного порядка реакции интегральным методом и временного порядка реакции дифференциальным методом Вант-Гоффа. Спектры поглощения растворов, график зависимости логарифма скорости от логарифма оптической плотности.
| Рубрика | Химия |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.12.2019 |
| Размер файла | 162,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Исследование кинетики реакций, лежащих в основе цианотипного процесса
Пономарева П. А.
Цианотипия - бессеребрянный фотографический процесс, дающий при фотопечати изображение голубого оттенка. Цианотипия была изобретена в 1842 году Д. Гершелем. Технология широко использовалась для изготовления светокопий чертежей и документов [1]. В настоящее время она получила распространение среди фотохудожников в качестве альтернативного фотопроцесса.
В основе цианотипии лежит способность трехвалентного железа восстанавливаться до двухвалентного под действием ультрафиолетового света.
Изучение кинетики процессов, происходящих при экспонировании светочувствительной эмульсии, может использоваться для получения наиболее качественных отпечатков, появляется возможность управления насыщенностью печати [2].
Процесс цианотипии можно описать следующим образом: светочувствительным веществом является лимонноаммиачное железо, при этом протекает следующая реакция:
2(NH4)3[Fe(C6H5O7)2] NH4[Fe(C6H5O7)] + (NH4)2(C6H5O7)
проявителем выступает красная кровяная соль:
3NH4[Fe(C6H5O7] + 2K3[Fe(CN)6] = Fe3[Fe(CN)6]2 + 2K3(C6H5O7) + (NH4)3(C6H5O7).
Чаще всего применяют одноступенчатый процесс (в эмульсии уже присутствует проявитель). В таком случае остается закрепить изображение промыванием в воде.
Так как скорость образования турнбулевой сини достаточно велика лимитирующей стадией будет являться восстановление Fe3+ до Fe2+ под воздействием ультрафиолетового света.
Целью данной работы является установление предварительного порядка реакции интегральным методом и временного порядка реакции дифференциальным методом Вант-Гоффа.
В эксперименте использовалась смесь следующего состава: 3 мл раствора железоаммонийных квасцов, 2 мл 5% раствора лимонной кислоты, 1 мл 15% раствора аммиака и 2 мл 3% раствора красной кровяной соли. Указанные реактивы помещались в мерную колбу на 50 мл, содержимое колбы доводилось дистиллированной водой до метки.
Для изучения кинетики процесса использовался колориметрический метод анализа [3]. Определение проводилось на фотоколориметре КФК-3-01 при длине оптического пути в 1 см.
Спектры поглощения исходного раствора (1) и восстановленной формы (2) представлены на рисунке 1. Восстановленная форма была получена облучением ультрафиолетовой лампой черного света (близкий ультрафиолет) Camelion G23 LH-9-U/BLB в темноте в течение двадцати минут.
Рисунок 1 - Спектры поглощения растворов
Так как максимум поглощения восстановленного раствора соответствует длине волны 670 нм, то дальнейшие измерения проводили при данной длине волны.
Определение кинетических параметров проводилось следующим образом: сливание реактивов производилось в темноте, время включения ультрафиолетовой лампы отмечалось по секундомеру. Через равные промежутки времени кювета заполнялась реакционной смесью, измерялась оптическая плотность при длине волны 670 нм; в качестве раствора сравнения использовался 1%-ный раствор красной кровяной соли. Результаты измерения представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Данные для построения кинетической кривой
|
Время, с |
30 |
60 |
120 |
180 |
240 |
300 |
360 |
420 |
480 |
|
|
А |
0,085 |
0,107 |
0,118 |
0,125 |
0,158 |
0,208 |
0,315 |
0,415 |
0,460 |
Для определения порядка реакции интегральным методом определяли такую функцию от оптической плотности, которая на графике зависимости ее от времени давала бы прямую (или максимально приближенную к прямой). цианотипия оптическая плотность раствор
Графики полученных функций и соответствующие линейные аппроксимации представлены на рисунке 2.
Рисунок 2 - Зависимости различных функций оптической плотности от времени для реакций различных порядков
Для графика в координатах lnA - t R2=0,9662; для графика в координатах 1/А - t R2=0,9647; для графика1/A2 - t R2=0,8825.
Так как наибольшую величину достоверности аппроксимации имеет график зависимости lnA от t, то было сделано предположение что вероятный порядок реакции - первый.
Для более точного определения порядка реакции использовался графический способ Вант-Гоффа.
Для определения порядка реакции графическим методом необходимо провести касательную к кинетической кривой. Так как кинетическая кривая получена по экспериментальным данным был подобран такой тип регрессии, который описывает ее идеальным образом: экспонента с уравнением y = 0,07324·e0,0038248x (R2=0,9662) (рисунок 3).
К полученной экспоненте построили касательные в точках t = 0, t = 180, t = 360, t = 480 секунд. Определили тангенсы касательных (таблица 2) и построили график зависимости логарифма скорости от логарифма оптической плотности (рисунок 4).
Таблица 2 - Данные к рисунку 4
|
tg |
A |
lg(A) |
lg(tg) |
||
|
t = 0 |
0,00028 |
0,073 |
-1,1367 |
-3,5528 |
|
|
t = 180 |
0,0005581 |
0,125 |
-0,903 |
-3,2533 |
|
|
t = 360 |
0,0011109 |
0,315 |
-0,502 |
-2,9543 |
|
|
t = 480 |
0,0017579 |
0,460 |
-0,337 |
-2,7550 |
Рисунок 3 - Кинетическая кривая
Рисунок 4 - График зависимости логарифма скорости от логарифма оптической плотности
Порядок реакции будет равен тангенсу угла наклона полученной прямой, который составляет 0,94838.
Таким образом, с помощью фотоколориметрического метода анализа интегральным методом был определен предварительный порядок реакции (первый); временной порядок реакции равен 0,94838.
Список литературы
1.Максимова, А. В. Идентификация, хранение и консервация фотоотпечатков, выполненных в различных техниках / А. В. Максимова. - Санкт-Петербург: Государственный музейно-выставочный центр РОСФОТО, 2013. - С. 16.
2.Овсянников, Н. А. Практикум по химии фотографических процессов / Н. А. Овсянников. - М.: Недра, 1978. - С. 179.
3.Горбачев, С. В. Практикум по физической химии / С. В. Горбачев. - М.: Высшая школа, 1974. - С. 373 - 374.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Исследование формальной кинетики процесса пиролиза углеводородов. Метод полуревращения как интегральный метод определения частного порядка реакции. Определение энергии активации. Уравнение Аррениуса. Определение порядка реакции интегральным методом.
лабораторная работа [1,5 M], добавлен 09.05.2014Основные понятия химической кинетики. Сущность закона действующих масс. Зависимость скорости химической реакции от концентрации веществ и температуры. Энергия активации, теория активных (эффективных) столкновений. Приближенное правило Вант-Гоффа.
контрольная работа [41,1 K], добавлен 13.02.2015Понятие и виды сложных реакций. Обратимые реакции различных порядков. Простейший случай двух параллельных необратимых реакций первого порядка. Механизм и стадии последовательных реакций. Особенности и скорость протекания цепных и сопряженных реакций.
лекция [143,1 K], добавлен 28.02.2009Зависимость скорости PGH-синтазной реакции от концентрации гемина, кинетическое уравнение процесса. Константа Михаэлиса и величина предельной скорости реакции. Зависимость начальных скоростей реакции от концентраций субстрата при наличии ингибитора.
курсовая работа [851,2 K], добавлен 13.11.2012Основные понятия и законы химической кинетики. Кинетическая классификация простых гомогенных химических реакций. Способы определения порядка реакции. Влияние температуры на скорость химических реакций. Сущность процесса катализа, сферы его использования.
реферат [48,6 K], добавлен 16.11.2009Односторонняя реакция 2-го порядка и её стехиметрическое уравнение. Исследование кинетики реакции от начального момента времени. Односторонняя реакция 3-го порядка и её возможные кинетические варианты. Односторонняя реакция произвольного n-го порядка.
реферат [1,5 M], добавлен 29.01.2009Рассмотрение химических реакций, протекающих в реакторах. Проблемы выбора модели автоматического регулятора. Знакомство с особенностями моделирования системы управления реакционным аппаратом на основе анализа уравнений кинетики химической реакции.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 14.01.2015Изменение изобарно-изотермического потенциала. Уравнение изотермы химической реакции Вант-Гоффа. Свойства дисперсных систем и растворов ВМС, их сходство и отличие. Адсорбционное уравнение Гиббса, его анализ и область использования. Формулы мицелл.
контрольная работа [39,5 K], добавлен 25.07.2008Ознакомление с понятием и предметом химической кинетики. Рассмотрение условий химической реакции. Определение скорости реакции как изменения концентрации реагирующих веществ в единицу времени. Изучение общего влияния природы веществ и температуры.
презентация [923,5 K], добавлен 25.10.2014Гомогенные и гетерогенные реакции: мрамора с соляной кислотой. Факторы, влияющие на скорость химических реакций. Закон действующих масс. Правило Вант-Гоффа. Катализатор нейтрализации выхлопных газов автомобиля. Три признака химического равновесия.
презентация [304,0 K], добавлен 27.04.2013Трактовка тримолекулярных реакций по Траутцу. Конечное уравнение для скорости световой реакции. Понятие эффективной энергии активации. Формулы для квазистационарных концентраций свободных валентностей. Особенности цепных неразветвлённых процессов.
курс лекций [236,8 K], добавлен 30.01.2009Вычисление скорости омыления эфира при заданной константе для химической реакции. Определение активации реакции и построение графиков зависимости удельной и эквивалентной электрической проводимости растворов. Гальванический элемент и изменение энергии.
курсовая работа [132,3 K], добавлен 13.12.2010Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса и его применение. Теория активных столкновений реагирующих молекул. Основы теории переходного состояния. Кинетика гетерогенных реакций. Особенности гетерогенных процессов. Гомогенный и гетерогенный катализ.
лекция [182,9 K], добавлен 28.02.2009Тепловой эффект реакции при стандартных условиях. Зависимость скорости химической реакции от температуры. Температурный коэффициент. Осмос, осмотическое давление, осмотический коэффициент. Отличительные признаки дисперсных систем от истинных растворов.
контрольная работа [49,7 K], добавлен 25.07.2008Определение содержания химической кинетики и понятие скорости реакции. Доказательство закона действующих масс и анализ факторов, влияющих на скорость химических реакций. Измерение общей энергии активации гомогенных и гетерогенных реакций, их обратимость.
презентация [100,2 K], добавлен 11.08.2013Изучение реакций циклических ангидридов с соединениями, содержащими аминогруппу. Осуществление синтеза веществ на основе аддуктов реакции Дильса-Альдера. Получение имидокислоты на основе циклопентадиена с малеиновым ангидридом и аминомасляной кислоты.
контрольная работа [163,7 K], добавлен 04.02.2013Связи между активностями компонентов в растворе. Уравнение Дюгема-Маргулиса. Методы определения активности и порядка химической реакции. Необратимые реакции первого, второго и третьего порядков. Уравнение стандартного состояния для растворённого вещества.
лекция [425,7 K], добавлен 28.02.2009Роль осмоса в биологических процессах. Процесс диффузии для двух растворов. Формулировка закона Рауля и следствия из него. Применение методов криоскопии и эбуллиоскопии. Изотонический коэффициент Вант-Гоффа. Коллигативные свойства растворов электролитов.
реферат [582,1 K], добавлен 23.03.2013Этапы изучения процессов горения и взрывов. Основные виды взрывов, их классификация по типу химических реакций и плотности вещества. Реакции разложения, окислительно-восстановительные, полимеризации, изомеризации и конденсации, смесей в основе взрывов.
реферат [99,8 K], добавлен 06.06.2011Изменение скорости химической реакции при воздействии различных веществ. Изучение зависимости константы скорости автокаталитической реакции окисления щавелевой кислоты перманганатом калия от температуры. Определение энергии активации химической реакции.
курсовая работа [270,9 K], добавлен 28.04.2015
