封闭系统的实验研究通过紫外可见分光光度法测定氯Dioxide-Iodide-Sulfuric酸反应

文摘

的摩尔比对ClO有很大的影响吗₂-我⁻- h₂所以₄封闭反应系统。通过改变启动浓度的碘化钾,吸光度随反应时间的曲线在350 nm和297 nm)获得了三碘化离子,并为碘460海里。吸光度的变化点位于曲线的形状。克罗的反应₂-我⁻在缺乏H₂所以₄,吸光度随反应时间的曲线可以得到三碘化在350纳米离子,为碘460海里。的摩尔比r= 1.00点的变化曲线的形状无论在哪个波长确定的反应。克罗的反应₂-我⁻- h⁺的曲线在不同pH缓冲溶液吸光度随反应时间被记录在460纳米碘。当r大于1.00,过渡曲线的形状位于pH值2.0,这也为二氧化氯生产氯化亚氯酸盐或点在不同博士什么时候r小于1.00,过渡点位于pH值7.0。

1。介绍

碘的氧化二氧化氯被布雷报道(1),它被用于分析测定二氧化氯。反应的动力学研究二氧化氯与碘化钾水溶液中调查Fukutomi和戈登2),两个截然不同的速率被观察到在pH值范围5.5 - -8.5。对应于第一反应中间(ClO的快速形成₂我⁻]。第二个对应于中间的分解,从而导致的形成和我₂。碘离子和亚氯酸盐离子间的反应表现出各式各样的动力学现象(3]。反应单一和周期脉冲扰动实验和数值研究了Dolnik和爱普斯坦4]对二氧化氯的反应和碘离子在搅拌釜反应器。兴奋性与瞬态振荡得到扰动的二氧化氯、亚氯酸盐碘化而刺激了没有产生兴奋性反应。

氯dioxide-iodide反应的动力学行为研究在系统组成的两个连续流搅拌釜反应器(装运箱)5]。通过引入一个额外的反应物chlorite-iodide系统可以重新生成碘化反应消耗在每个周期振荡,De凯普et al。6- - - - - -8)构建chlorite-iodate-thiosulfate和chlorite-iodide-malonic酸(MA)系统,振动在一个封闭的(批处理)以及一个开放的系统。批振荡反应的二氧化氯与碘和丙二酸研究的阿帕et al。9- - - - - -11]。图灵的建模结构chlorite-iodide-malonic acid-starch反应体系也进一步研究[12,13]。

与可见光照明的氯dioxide-iodine-malonic酸反应抑制振荡和变化的稳态反应低浓度的碘离子(14]。与淀粉系统,照明效果强烈的稳态浓度降低的triiodide-starch复杂。他们建议一种简单的机制,其中碘原子光解产生的分子碘减少启动二氧化氯绿泥石和碘离子氧化碘。碘离子的氧化二氧化氯被stopped-flow技术研究mol / L (NaClO₄)[15]。两届法律证实了反应速率。研究et al。16,17)调查了图灵模式、空间双稳态和交互(ClO的前面₂,我₂,,CH₂(羧基)₂)反应。螺旋模式的发展模型代表chlorite-iodide-malonic酸反应是研究从理论上和数值Riaz和雷(18]。一组连续耦合流反应堆被长建模等。19含有chlorite-iodide振荡器。由独立不同反应器流率是可能产生振荡系统不同时期之间振荡周期的比值反应堆总是一个整数值。

在之前的论文中,我们研究了氯dioxide-iodine-malonic酸- (MA)硫酸振荡反应紫外可见分光光度法(20.]。在氯dioxide-iodine-malonic acid-sulfuric酸振荡反应,反应有三个组件。其中一个是关于二氧化氯的反应和碘。因此,本文为了更好地研究氯dioxide-iodide-malonic酸振荡反应,有必要探讨氯dioxide-iodide反应在不同的pH值范围内。考虑到这些因素,本文的目的是报告摩尔比的影响对克罗₂-我⁻- h₂所以₄封闭反应系统和pH值氯dioxide-iodide关闭紫外可见分光光度法测定反应体系。

2。实验

2.1。材料

二氧化氯水溶液制备亚氯酸钠和稀释的硫酸和净化通过冒泡10%亚氯酸钠溶液去除微量Cl₂,然后沉浸在蒸馏水。股票的解决方案的克罗₂被储存在黑暗中在5°C。ClO₂浓度是由碘量滴定的滴定方法。碘溶液制备了碘溶解于蒸馏水并存储在黑暗。我的₂浓度是由硫代硫酸钠标准溶液滴定分析方法。柠檬acid-disodium磷酸氢缓冲方案不同pH值由0.2 mol / L Na₂HPO₄解决方案和0.1 mol / L柠檬酸的解决方案。硫酸:0.05 mol / L。所有其他化学物质的最高纯度商用,被用来作为收到。

2.2。方法

反应是由注入一个反应物体积小到一个包含其他组件的混合物的光谱光度测量的细胞。混合时间是2 - 3 s。分光光度测量进行图- 1800 - pc紫外可见分光光度计(北京浦西通用仪器公司、北京、中国)。一个完整的反应混合物的光谱可以获得每秒钟的反应时间。在大多数情况下,使用两到三种不同波长的吸光度进行分析。所有测量都在29°C。

3所示。结果与讨论

3.1。波长测量

的紫外吸收光谱,我₂,我⁻可以测量的全扫描解决方案与碘、碘化钾反应的解碘、碘化钾溶液在200 nm - 1000 nm波长的范围,分别。图1只给三碘化离子的紫外可见光谱。发现的最大吸收波长为350 nm和297 nm三碘化离子。同时,我们可以获得的最大吸收波长为293 nm, 350 nm和460 nm的碘和碘离子293海里,分别。

3.2。ClO的紫外可见光谱₂-我⁻- h₂所以₄反应系统在平衡状态下

ClO的封闭反应系统₂-我⁻- h₂所以₄是固定的,反应条件mol / L,mol / L通过改变碘化钾的初始浓度。图2给出了封闭系统的紫外可见光谱范围内的200 nm - 600 nm)当反应变得平衡。有很强的吸收峰在460海里,可以分配给碘。摩尔比越高是,峰越强。

3.3。摩尔比的影响r (r =[我⁻]₀/(克罗₂]₀在克罗₂-我⁻- h₂所以₄反应

克罗的反应₂-我⁻- h₂所以₄是固定的,反应条件mol / L,mol / L通过改变启动碘化钾的浓度。吸光度(A)的曲线随着反应时间可以获得在350 nm和297 nm三碘化离子。吸光度随反应时间的曲线也可以得到在460纳米碘。

图3代表了吸光度变化与反应时间对三碘化离子297海里。当摩尔比小于或等于3.00(见曲线1和2),反应时间的吸光度并没有改变,这表明三碘化离子没有生产。条件下,大于3.00(见曲线3和4),三碘化离子的吸光度变化很大。吸光度逐渐增加在第一,然后急剧下降,最后保持常数随着反应时间。这一现象表明,三碘化离子的浓度与吸光度有相似的变化趋势为克洛₂-我⁻- h₂所以₄反应系统。这种现象可以解释如下。在启动阶段的反应,碘的生产比例更大,因为更高的启动碘的浓度表示的反应(R1)。这也导致了更高的生产比例表示的三碘化离子的反应(R2)。因此,的浓度在解决方案较高,反应时间的最大值130年代:

当反应收益一定的阶段,也就是说,当反应时间在130年代,二氧化氯氧化碘化的开始产生碘的反应表明(R3)和(R1):

在图中所示的最后阶段,不改变吸光度与反应时间的浓度是非常低的,但碘的浓度将会非常高。

同样,图4代表了吸光度变化与反应时间对三碘化离子350海里。我们也可以得到相同的结论如上表示。另一方面,当大于6.00,碘化钾反应的解决方案将极度过剩。因此,的浓度会很高,当反应得到平衡的最后阶段(参见曲线6、7和8)。

碘的最大吸收峰在460海里。出于这个原因,碘与反应时间的吸光度也在460海里(参见图确定5)。如图5(曲线1和曲线4),碘浓度的增加随着反应时间的延长,然后下降,表明反应平衡。然而,对于曲线曲线2和3中,一个小高峰出现在100年代和300年代的反应时间,分别。小峰的出现表明,另一个反应是发生。也就是说,这个反应会导致碘浓度的减少。同时,这个反应属于快速反应。它可以归因于反应(R2)。这个结论是一致的结果与反应时间的吸光度变化趋势在297 nm三碘化离子:

3.4。摩尔比的影响对ClO r₂-我⁻反应体系

克罗的反应₂-我⁻在缺乏H₂所以₄是固定的,反应条件mol / L通过改变启动碘化钾的浓度。吸光度随反应时间的曲线可以得到三碘化离子的350海里。吸光度随反应时间的曲线也可以得到在460纳米碘。

图6代表了吸光度变化与反应时间对三碘化离子350海里。在缺乏H₂所以₄,也就是说,当二氧化氯与碘的反应发生在中性介质,下面的反应(R4)可以发生。

一个分子的二氧化氯与碘化钾可以产生一个分子一个分子反应绿泥石和碘分子的一半。在中性介质中,绿泥石不能进一步氧化碘碘。的临界值的反应是1.00。

当摩尔比低于或等于1.00(见曲线1和2),吸光度减少随着反应时间的延长在350海里,然后不会改变反应时间。条件下,大于1.00(参见曲线曲线3 - 7),吸光度增加随着反应时间的延长,这表明增加物种的浓度。它可以解释说,二氧化氯的反应产生的碘碘过剩与碘化钾反应生产反应系统所表示的反应(R2)。

与此同时,克罗的反应₂-我⁻在缺乏H₂所以₄是固定的,反应条件mol / L通过改变启动碘化钾的浓度。图7代表了吸光度变化的反应时间为碘460海里。当摩尔比低于1.00(参见曲线1曲线3),吸光度增加随着反应时间的延长在460海里,然后急剧下降,最后与反应时间不会改变。当摩尔比等于或大于1.00(参见曲线4曲线6),吸光度增加随着反应时间的延长,这表明碘浓度的增加。我们可以得到的结论是,摩尔比= 1.00点的吸光度变化曲线的形状无论在波长350 nm和460 nm的反应来确定。

3.5。ClO pH值的影响₂-我⁻- h⁺反应体系在不同的r

克罗的反应₂-我⁻- h⁺在不同pH缓冲溶液,反应条件是固定的mol / L,或0.52。吸光度随反应时间的曲线被记录在460纳米碘。

图8代表了吸光度变化的反应时间为碘460海里()。连续曲线转移由一定的吸光度单位更好的观看,因为在缺乏转变曲线重叠。当大于1.00,吸光度略有降低,然后增加随着反应时间的pH值范围2.0 - 7.0(参见曲线1曲线6)。然而,在pH值等于或低于2.0的范围(见曲线曲线7 - 8),吸光度增加随着反应时间。

正如我们所知,当pH = 7.0, 当pH值小于或等于2.0, 当pH值小于0.1, 因此,吸光度曲线的形状的过渡点位于pH值为2.0。这种转变也是正确的点的生产氯化亚氯酸盐或二氧化氯在不同pH值。

图9给出了吸光度变化的反应时间为碘460海里()。连续曲线也改变了某些吸光度单位更好的观看,因为在缺乏转变曲线重叠。当小于1.00,吸光度增加,然后急剧下降,最后保持常数随着反应时间的pH值范围1.0 - 5.7(见曲线2曲线8)。急剧变化点是对应的发生快速反应(R2),它会导致碘浓度的减少。当pH = 7.0(见曲线1),吸光度减少反应时间。

阿帕德等人研究了克罗₂-我₂马化学振荡反应系统在一个封闭的系统10]。封闭的系统包含一个二氧化氯水溶液混合,碘,和一个物种,如丙二酸(MA)与碘反应生成碘化,显示周期性吸光度的变化在280纳米。这种行为可以通过一个简单的建模方案组成的三组分反应:(1)马和碘之间的反应,是一个连续的来源;(2)ClO之间的反应₂和,它充当的一个来源;(3)绿泥石的self-inhibited反应和碘化活动调节系统:

实际上,反应 是一个动力学的三个组件过程取决于土壤的pH值(20.]。在pH值3.2 - -3.8,ClO的封闭系统₂-我₂马显示周期性光吸光度的变化在280纳米20.]。在更低的pH值,我们不能观察振荡现象的快速反应(R7)在低pH值,不能复制碘: 在更高的pH值,我们也不能看到的振荡现象,因为缓慢的反应(R6)在高pH值,不能复制碘碘离子。振荡的出现主要取决于溶液的pH值。因此,摩尔比的影响的调查和氯dioxide-iodide封闭反应体系的pH值本文的进一步研究是重要的氯dioxide-iodide-malonic酸振荡器的反应。

4所示。结论

(1)的摩尔比对ClO有很大的影响吗₂-我⁻- h₂所以₄反应系统。通过改变启动浓度的碘化钾,吸光度随反应时间的曲线在350 nm和297 nm)获得了三碘化离子。三碘化离子的浓度逐渐增加,然后急剧下降,最后保持常数随着反应时间。当大于6.00,三碘化离子的浓度会很高当反应平衡的最后阶段,因为极度过剩碘化钾反应的解决方案。吸光度随反应时间的曲线也可以得到在460纳米碘。碘浓度的增加随着反应时间的延长,然后水平,这表明反应平衡。(2)克罗的反应₂-我⁻在缺乏H₂所以₄,吸光度随反应时间的曲线可以得到三碘化在350纳米离子通过改变启动碘化钾的浓度。当摩尔比低于或等于1.00,吸光度下降随着反应时间的延长,然后与反应时间不会改变。条件下,大于1.00,吸光度增加随着反应时间的延长,这表明三碘化离子浓度的增加。

吸光度随反应时间的曲线也可以得到在460纳米碘。当摩尔比低于1.00,吸光度增加随着反应时间的延长,然后急剧下降,最后与反应时间不会改变。碘浓度的增加随着反应时间的延长摩尔比等于或大于1.00。的摩尔比等于1.00点的吸光度变化曲线的形状无论在波长350 nm和460 nm的反应来确定。(3)克罗的反应₂-我⁻- h⁺在不同的pH缓冲解决方案,吸光度曲线随着反应时间被记录在460纳米碘。当大于1.00,吸光度略有降低,然后增加随着反应时间的pH值2.0 ~ 7.0的范围。然而,在pH值等于或低于2.0,吸光度增加随着反应时间。的过渡点吸光度曲线的形状座落在pH值为2.0,这也是正确的角度为二氧化氯生产氯化亚氯酸盐或在不同的pH值。

当小于1.00,吸光度增加,然后急剧下降,最后保持常数随着反应时间的pH值1.0 ~ 5.7的范围。时的吸光度降低随着反应时间的pH = 7.0。

确认

作者要感谢山东省自然科学基金的资金支持(没有。ZR2009BM007)和归侨的科学研究基金会学者、国家教育部、中国。

引用

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