從化學反應動力學角度闡述室溫離子液體溶劑對化學反應速率的影響

2021-03-22 07:59:14 字數 5686 閱讀 3817

1樓:匿名使用者

反應活化能是動力學研究範疇,它可以用來計算反應速率與反應物、催化劑濃度之間的關係。而實際耗能是熱力學範疇,它可以計算反應在什麼情況下可以自發發生和反應吸熱或放熱的大小。由熱力學計算出的自發反應不一定能夠發生。

因為它的反應速率可能很慢,比如氫氣和氧氣混合,無催化劑在室溫下根本無法反應,所以需要動力學計算反應活化能以及頻率因子,使反應加快或減慢(通過改變溫度或催化劑)。化學動力學是物理化學的一個重要分支學科,其所要**的主要課題是從動態角度由巨集觀唯象到微觀分子水平探索化學反應全過程的速率和機理,即研究化學反應過程的速率,化學反應過程中諸內因(結構、性質等)和外因(濃度、溫度、催化劑、輻射等)對反應速率(包括方向變化)的影響以及**能夠解釋這種反應速率規律的可能機理,為最優化提供理論根據,以滿足生產和科學技術的要求。化學動力學和化學熱力學都是物理化學兩大重要分支學科,它們各有不同的研究內容。

化學熱力學的任務是討論化學過程中能量轉化的衡算以及解決在一定條件下進行某一化學反應的方向和限度問題。它討論體系的平衡性質,不考慮時間因素和過程細節。而化學動力學研究完成化學反應過程所需時間、影響條件以及實現這一過程的具體步驟(機理)。

一句話,化學熱力學只回答化學反應的可能性問題;而化學動力學才回答化學反應的現實性問題。阿侖尼烏斯(arrhenius)公式: k=a*e^(-ea/rt) 活化分子具有的最低(或平均)動能與分子平均動能的差值,就成為活化能ea。

一般化學反應的活化能在42~420kj/mol之間。 1. 溫度與反應速率呈指數關係,即影響顯著; 2.

a(指前因子,和何種反應有關)相似的化學反應,活化能相對小的,反應速率相對大; 3. 溫度一定,活化能越大的反應,反應速率越小;溫度變化時,活化能越大的反應,反應速率變化越大。應用到工業生產中,不僅需要考慮要為反應提供多少能量(熱力學),還要考慮反應速率的大小(動力學),否則產品生產速率太低。

例如合成氨的反應是一個放熱的、氣體總體積縮小的可逆反應,在實際生產中,僅僅考慮如何最大限度地提高平衡混合物中nh3的含量問題(化學平衡的移動問題,熱力學)還不行,還需要考慮單位時間裡的產量問題(化學反應速率問題,動力學)。熱力學要求低溫高壓使反應能夠發生,動力學可以考慮加催化劑以加快反應進行。但在低溫下反應速率太低,所以動力學要求適當提高溫度,但不能太高,否則產率低(熱力學原理),故一般控制在500度.

建議你最好看看《物理化學》

從化學反應動力學角度闡述室溫離子液體溶劑對化學反應速率的影響

2樓:匿名使用者

反應速率ri為反應物系中單位時間、單位反應區內某一組分i的反應量,可表示為:

反應區體積可以採用反應物系體積、催化劑質量或相介面面積等,視需要而定。同一反應物系中,不同組分的反應速率之間存在一定的比例關係,服從化學計量學的規律。例如對於反應:

對於反應物,反應速率ri前用負號;對於反應產物,ri前用正號。

離子液體是怎麼製備的 什麼叫離子液體

3樓:匿名使用者

【離子液體的製備】

1、常規合成法:離子液體常規合成法主要包括一步法和兩步法。

(1)一步法:採用叔胺與鹵代烴或酯類物質發生加成反應,或利用叔胺的鹼性與酸性發生中和反應而一步生成目標離子液體的方法。可合成胍類離子液體和多種醇胺羧酸鹽功能化離子液體。

(2)兩步法:兩步法的第一步是通過叔胺與鹵代烴反應制備出季銨的鹵化物;第二步再將鹵素離子置換為目標離子液體的陰離子。可用於製備數十種咪唑類離了液體、氮基酸類離子液體、膦類離子液體等。

一步法和兩步法是比較普遍的方法,因此具有普適性,但離子液體合成通常需要在加熱的條件下完成,而常規的加熱攪拌需要較長的時間(幾個或幾十個小時),因而導致合成離子液體的效率和產率均偏低。

2、外場強化法:外場強化法主要為微波法和超聲波法。

(1)微波法:是通過極性分子在快速變化的電磁場中不斷改變方向而引起分子的摩擦發熱,屬於體相加熱。微波法加熱升溫速度較快,可極大地提高反應速率(有些反應只需幾分鐘),甚至提高產率和純度。

在微波作用下采用「一鍋法」可合成了一系列咪唑類離子液體。該方法反應時間短、產率高。

(2)超聲波法:超聲波藉助於超聲空化作用能夠在液體內部形成區域性的高溫高壓微環境,並且超聲波的振動攪拌作用可以極大地提高反應速率,尤其是非均相化學反應。採用超聲波作為能量源,可在在密閉體系非溶劑條件下合成了溴化1,3-二烷基咪唑離子液體,合成吡啶類離子液體。

該法具有產物收率高、反應速率快、節約能耗的特點,同時,又能減少有機溶劑的使用.降低成本,減少汙染。但超聲波法工業化應用將面臨大功率密度的超聲波裝置的工業化難題。

3、微反應器法:微反應器法一般是指在一個內部尺寸為幾微米到幾百微米的小型微反應器內進行的反應。微反應器不但具有所需空間小、質量和能量消耗少以及反應時間短的優點,而且能夠顯著提高產物的產率與選擇性以及傳質傳熱效率。

微反應器法所達到的效果比傳統的間歇反應器法高20倍。

【離子液體】或稱離子性液體,是指全部由離子組成的液體,如高溫下的kci,koh呈液體狀態,此時它們就是離子液體。在室溫或室溫附近溫度下呈液態的由離子構成的物質,稱為室溫離子液體、室溫熔融鹽(室溫離子液體常伴有氫鍵的存在,定義為室溫熔融鹽有點勉強)、有機離子液體等,目前尚無統一的名稱,但傾向於簡稱離子液體。在離子化合物中,陰陽離子之間的作用力為庫侖力,其大小與陰陽離子的電荷數量及半徑有關,離子半徑越大,它們之間的作用力越小,這種離子化合物的熔點就越低。

某些離子化合物的陰陽離子體積很大,結構鬆散,導致它們之間的作用力較低,以至於熔點接近室溫。

4樓:匿名使用者

離子液體的合成大體上有兩種基本方法:直接合成法和兩步合成法。離子液體種類繁多,改變陽離子、陰離子的不同組合,可以設計合成出不同的離子液體。

離子液體(或稱離子性液體)是指全部由離子組成的液體,如高溫下的kci, koh呈液體狀態,此時它們就是離子液體。

5樓:匿名使用者

離子液體制備方法有多種多樣

典型的是一步合成、離子交換法

至於什麼是離子液體,可以參考什麼是離子液體?連結

有機化學

6樓:寧城

近年來,開發原子經濟性反應已成為綠色化學研究的熱點之一。例如,環氧丙烷是生產聚氨酯塑料的重要原料,傳統上主要採用二步反應的氯醇法,不僅使用可能帶來危險的氯氣,而且還產生大量汙染環境的含氯化鈣廢水,國內外均在開發催化氧化丙烯制環氧丙烷的原子經濟反應新方法。再如,enichem公司採用鈦矽分子篩催化劑,將環己酮、氨、過氧化氫反應,可直接合成環己酮肟。

對於已在工業上應用的原子經濟反應,也還需要從環境保護和技術經濟等方面繼續研究和改進。實現反應的高原子經濟性,就要通過開發新的反應途徑、用催化反應代替化學計量反應等手段,2023年的新合成路線獎的獲得者bch公司的工作即是一個很好的例證。該公司開發了一種合成布洛芬的新工藝(布洛芬是一種廣泛使用的非類固醇類的鎮靜、止痛藥物),傳統生產工藝包括6步化學計量反應,原子的有效利用率低於40%,新工藝採用3步催化反應,原子的有效利用率達80%,如果再考慮副產物乙酸的**利用,則原子利用率達到99%。

實現綠色合成的的方法 1.開發「原子經濟性」反應開發合成效率是當今化學合成關注的焦點。包括兩個方面一是選擇性提高烴類氧化反應選擇性二是原子經濟性即原料分子中究竟有百分之幾的原子轉化到產物中。

一個有效的反應不但要有高度的選擇性而且必須具備較好的原子經濟性儘可能充分的利用分子中的原子。理想原子經濟的合成反應應該是原料分子中原子百分之百的轉化到產物中不許附加或僅僅需要無損耗的催化劑。例如下列反應a+b c+d其中c為產物d為副產物。

在原子經濟的反應中d應減至非常小或接近於零。目前有些有機原料的生產已採用原子經濟反應如丙烯氫甲醯化制丁醛甲醛羰化制醋酸乙烯或丙烯的聚合乙烯直接氧化成環氧乙烷。 2.

選用更「綠色化」的起始原料和試劑為使製得的中間體具有進一步轉化所需的官能團和反應性在現有化工生產中仍使用劇毒的光氣氫氰酸等作原料。為了人類健康和社群安全需用無毒無害的原料來代替它們生產所需的化工產品。在代替劇毒的光氣作原料生產有機化工原料方面。

riley等報道了工業上已開發成功一種用胺類和二氧化碳生產異氰酸酯的新技術。在特殊的反應體系中採用一氧化碳直接羰化有機胺生產異氰酸酯的工業化技術也由manzer開發成功。tundo報道了用二氧化碳代替光氣生產碳酸二甲酯的新方法。

komiya研究開發了在固態熔融的狀態下采用雙酚a碳酸二甲酯聚合生產聚碳酸酯的新技術它取代了常規的光氣合成路線並同時實現了兩個綠色化目標一是不用有毒有害的原料二是由於反應在熔融狀態下進行不使用作為溶劑的可以的致癌物-甲基氯化物。 3.採用無毒無害的高效催化劑相對於化學當量的反應高選擇性高效的催化反應更符合綠色化學的基本要求。

許多有機合成反應中液體酸或鹼時常用的催化劑其**便宜催化效率高但對裝置腐蝕嚴重汙染大副反應多後處理困難。為克服傳統催化帶來的危害研究和開發新型綠色催化劑成了目前最前沿的熱點之一。較成功的有各種新型分子篩催化劑固體超強酸或鹼催化劑雜多酸催化劑夾層固體催化劑及想轉移催化劑。

這些新型催化劑催化能力均優於傳統酸鹼催化劑。同時對環境友好目前正大量應用於有機合成中。生物催化劑是集生物學、化學和工程學於一體形成的知識與資訊高度密集新興學科是化工領域的一項重要技術。

因具有轉化條件溫和選擇性高製造成本低等優勢生物催化已在一些新產品的研製和新工藝的開發中發揮了重要作用。生物催化的核心是生物催化劑如利用酶催化技術進行不對稱化合物的合成已取得成效。有機酸如檸檬酸衣康酸葡萄糖酸等化工原料現在也可用生物技術進行合成。

在不對稱合成中催化不對合成是最有效的方法。通過不對稱催化不但可以提供醫藥、農藥、精細化工所需的關鍵中間體而且可以提供環境友好的綠色合成方法。催化不對稱合成主要包括催化不對稱氫化反應氫矽烷化反應氫甲醯化反應氫酯化反應環丙烷化反應環氧化反應不對稱酮還原反應糖類衍生物催化反應和酶催化反應。

4.採用無毒無害的溶劑當前廣泛使用的試劑是易揮發性的有機物會造成較重的環境汙染採用無毒無害的溶劑代替有機化合物溶劑已成為綠色化學的重要研究方向。首先考慮到的是水溶液。

水是自然界中最豐富的溶劑無毒無害且廉價。水相中的有機反應操作簡便安全不用擔心易燃易爆等問題。在有機合成中可省略諸如官能團的保護等合成步驟其疏水性效應可以提高反應速率和選擇性是理想的綠色溶劑。

其次可以選用超臨界和近臨界流體溶劑特別是超臨界二氧化碳。超臨界二氧化碳有適中的臨界壓力和溫度**廣泛無毒廉價並且不可然等諸多有優點使用超臨界流體二氧化碳萃取速度快萃取物乾淨溶劑量少已在分析化學廢水處理等方面得到廣泛應用如超臨界流體萃取。目前近臨界水的研究也引起了重視它有許多優點只需較低的溫度和壓力對有機物的溶解效能相當於丙酮、乙醇介電常數介於常態水和超臨界水之外既能溶解鹽又能溶解有機化合物因此近臨界水在一些有機合成中也得到廣泛應用。

除這些之外還可以選用離子液體溶劑。離子液體指室溫或低溫下液體狀態的鹽由含氮磷有機陽離子河大的無機陰離子bf4 pf6等組成它具有可操作溫度範圍大溶解度大相對便宜且易製備易**可迴圈使用等優點被認為是人類很好的溶劑並且在化工生產中得到應用。例如在傳統的有機溶劑中烯烴與芳烴的烷基化反應。

【結束語】展望21世紀全球的城市化工業化將繼續發展人口還要繼續增長對化學工業的需求也將增加而傳統的化學工業雖在農藥、聚合物、材料科學、去汙劑、石油新增劑水處理、廢水處理、廢物處置等方面做出了巨大貢獻但另一方面它也增加對環境的壓力。而人們對改善環境提高生活質量的要求又越來越強烈聯合國環保小組反覆強調「保護環境是可持續發展」的重要內容直接關係到全球經濟建設的成敗。綠色化學以其「原子經濟」為基本原則一方面充分利用資源防止浪費另一方面實現「零排放」達到不汙染環境的效果。

因此有機合成化學應遵守綠色化學的原則研究和發展對環境友好造福於人類的新型化學。 參考文獻《綠色化工技術與產品開發》 宋曉嵐 詹益興 化學工業出版社

什麼是化學反應什麼是化學反應

化學反應bai是指有新物質生du成的變化 也叫化學zhi變化。從微觀上來dao看,化學變專化就是分子分成原子屬,原子重新組合生成新物質的過程。在化學反應中常伴有發光 變色 產生氣體 生成沉澱現象,化學反應中,還伴隨有能量的變化。判斷一個反應是否為化學反應的依據是反應是否生成新的物質。定義分子bai ...

化學反應速率,什麼是化學反應速率

由氣體狀態方程,pv nrt,在相同的溫度和體積下,壓強比就等於物質的量之比 所以反應後的氣體的物質的量為 1 3 0.9 3.6 moln2 3h2 2nh3 物質的量變化 2 3 2 x 4 3.6 x 0.6 mol vh2 0.6 3 2 0.1 mol l min一樓的亂做,你也不怕砸了你...

化學反應速率與化學平衡,化學反應速率與化學平衡的原理

3mol物質反應,生成2mol物質,所以恆容容器內的壓強減小,而另一個容器恆壓。不是壓強越大,反應速率越快麼,所以,我認為t1 t2啊,很簡單啊 基本copy可以的 因為這個反應是壓強減小的反bai應 生成du的應該是so3,固體 所zhi 以隨著反應的進行,壓力是減小dao的 如果恆容的話,那麼壓...