Регистрация / Вход
Прислать материал

Влияние микропримесей на характер осцилляции реакции Бриггса-Раушера

Сведения об участнике
ФИО
Кутикова Оксана Юрьевна
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Химия и химические технологии
Раздел области наук
Физическая химия. Электрохимия. Физические методы исследования химических соединений
Тема
Влияние микропримесей на характер осцилляции реакции Бриггса-Раушера
Резюме
Рассмотрено влияние концентрации этанола, ацетона и соли (NaCl) на характер протекания химической автоколебательной реакции Бриггса-Раушера. Показана высокая чувствительность к ним автоколебательного режима реакции. Отмечается перспектива создания принципиально новых методик определения микроколичеств указанных веществ.
Ключевые слова
автоколебательная реакция, нелинейная система, реакция Бриггса-Раушера, микропримесь, ацетон, этанол, хлорид натрия
Цели и задачи
Целью работы явилось исследование влияния микропримесей, в частности этанола,ацетона и соли на характер автоколебательного режима реакции Бриггса-Раушера.
Введение

Колебательные процессы играют существенную роль в жизнедеятельности различных организмов[1], этим и обусловлен интерес к чувствительности химических автоколебательных реакций.

Известны работы, посвященные исследованию влияния микропримесей на характер осцилляций химических автоколебательных реакций [2-5]. Эффект состоит в изменении времени остановки колебательного режима в зависимости от исходной концентрации примеси в реакции. Однако, по мимо изменения времени остановки реакции важны и общие характеристики осцилляций в целом, именно поэтому важно исследовать чувствительность химических автоколебательных реакций к тем микропримесям, которые способны образовывать химические связи с основными компонентами реакции.

 

Методы и материалы

В ходе исследований в химический стакан, объемом 100 мл. помещали два электрода, расположенных параллельно друг другу на одном уровне: индикаторный йод- селективный электрод Элит-281 и электрод сравнения (рис. 1).  

Рис. 1. Схема эксперимента: 1- Электроды ( йод-селективный и электрод сравнения); 2-магнитная мешалка4 3- анализатор жидкости; 4- ПК; 5- химический стакан; 6- штатив

Для регистрации потенциала датчики подсоединяли к химическому анализатору жидкости (серии Эксперт-001, изготовитель научно-производственная фирма “Эконикс-Эксперт”). Стакан устанавливали на магнитной мешалке, после чего добавляли по 2.00 мл каждого из трех растворов реакции Бриггса-Раушера. В начальный момент при составлении раствора реакции БР в качестве микропримеси, в первой серии экспериментов, добавляли ацетон. После добавления всех реактивов и запуска реакции, при помощи программы Exp2pr, анализировали колебания концентрации свободного йода в реакции БР. Запись данных эксперимента проводили в режиме реального времени, и останавливали после прекращения колебаний в реакции. Для выявления влияния минимальной предельной массовой доли ацетона аналогичные действия провели в последующих экспериментах, изменив только количество примеси. Все измерения проводились при комнатной температуре.

Описание и обсуждение результатов

В первой серии экспериментов исследовали особенности автоколебательного режима БР в присутствии ацетона. Одной из возможных новых стадий реакции при добавлении ацетона могло быть взаимодействие ацетона с йодом, с образованием трийодметана (йодоформ). Следует заметить, что протекание этой реакции более характерно для щелочной среды:

СН3СОСН+ 3I2 + 4ОН-→ СНI3 + СН3СОО-+ 3I-+ 3Н2О.

Был установлен минимальный предел количества ацетона в среде реакции БР, при котором изменяется время между осцилляциями — в рамках данного исследования он составил 1.7% от общего объема смеси.

Во второй серии экспериментов в раствор реакции Бриггса-Раушера в качестве примеси добавляли этанол (89%). Добавление этанола приводит к увеличению количества осцилляций и общего времени существования автоколебательного режима. Минимальный предел количества этанола в растворе, при котором наблюдаются изменения периода — составил 0.6% от общего объема раствора. Как и в первой серии экспериментов одной из возможных новых стадий в реакции БР может являться взаимодействие компонентов реакции с примесью.

В третьей серии экспериментов исследовали особенности автоколебательного режима БР в присутствии соли (NaCl). в отличие от добавления примесей в предыдущих сериях эксперимента, соль влияет на пороговый эффект реакции. Был установлен минимальный предел количества cоли в среде реакции БР, при котором наблюдаются изменения времени между осцилляциями — в рамках данного исследования он составил 0,006% от общего объема смеси. Добавление соли, этанола и ацетона, может приводить к изменению свойств растворителя (например, его структуры) в реакции.

В ходе исследования был получен график осцилляций, исходя из которого, были вычислены расстояния между максимумами колебаний. На рисунке 1 показана зависимость длительности периода колебаний от его номера для образцов с добавлением ацетона, этанола и соли.

 

 

расстояние между максимумами,отн. ед.

 

                                    номер максимума колебаний

 

ацетон

этанол

соль

Рис. 1. Влияние концентрации этанола, ацетона, соли и числа осцилляций на период между максимумами колебаний (К-контроль)

Из рисунка видно, что начиная со второго колебания, происходит существенное отличие по периоду протекания колебательных процессов в зависимости от концентрации приведенных микропримесей.  Реакция Бриггса-Раушера демонстрирует высокую чувствительность к присутствию примесей ацетона, этанола и соли.Проведение исследований в этой области открывает перспективу создания принципиально новых методик определения микроколичеств указанных веществ. Количественной основой для определения указанных веществ (и слабых внешних воздействий) может быть зависимость частоты (периода) колебаний от концентрации реагентов или катализатора. Полученные результаты могут представлять интерес при исследованиях воздействия микропримесей на живые системы.

 

Используемые источники
1. Корзухин М.Д. Колебательные процессы в биол. и химич. системах / Ред. Г.М.Франк. М., 1967. C. 231.
2. Szymanski J., Gorecki J., Hauser M.J.B. // J. Phys. Chem. 2013. V. 25. P. 117.
3. Cervellati R. // Helv. Chim. Acta. 2001. V. 84. P. 3547.
4. Prenesti E., Toso S.B. // J. Agric. Food Chem. 2005. V. 10. P. 4220. doi:10.1021/jf048302y.
5. Prenesti E. // Food Chem. 2007. V. 100. P. 433.
Information about the project
Surname Name
Kutikova Oksana
Project title
The influence of trace impurities on the character of oscillations of reaction of the Briggs-Rauscher
Summary of the project
The influence of the concentration of ethanol, acetone and salt (NaCl) on character of course of the chemical oscillating reactions Briggs-Rauscher. The high sensitivity to them of the self-oscillatory regime of the reaction. It is noted the prospect of a radically new methods of determination of trace amounts of these substances.
Keywords
the reaction is oscillatory, nonlinear system, the reaction of the Briggs-Rauscher, micropreemies, acetone