Влияние растворителя на кинетику нитрования: модель ассоциатов

Экспериментальная часть

Нитрование п-нитрохлорбензола 100% азотной кислотой при 30° С дает эффективную константу скорости реакции (1-й порядок по субстрату) равную 6.5⋅10−4 1/с. При добавлении хлороформа (в диапазоне изменения мольной доли HNO3 0.8–1.0) и воды (в диапазоне* 0.7–1.0) зависимости констант скорости от концентрации HNO3 имеют в терминах химического порядка реакции вид: x13.3 и x22.3 соответственно (здесь x – мольная доля азотной кислоты).

Рисунок 1. Соотношение между логарифмом эффективной константы скорости нитрования log10kэф и логарифмом мольной доли азотной кислоты. Второй компонент – вода. Тангенс угла наклона 22.3.
Рисунок 2. Соотношение между логарифмом эффективной константы скорости нитрования log10kэф и логарифмом мольной доли азотной кислоты. Второй компонент – хлороформ. Тангенс угла наклона 13.3.

В полулогарифмических координатах зависимость так же спрямляется (см., напр., Рис. 3), т.е. ее можно представить и в виде экспоненты: e14.9 x и e26.3 x.

Рисунок 3. Соотношение между логарифмом эффективной константы скорости нитрования ln kэф и мольной долей азотной кислоты. Второй компонент – хлороформ. Тангенс угла наклона 14.9.

Экспоненциальная зависимость константы скорости реакции от состава может указывать на то, что от состава зависит энергия активации реакции. Рассмотрим это подробнее в нашей упрощенной модели ассоциатов.

* Дальше просто не известно: скорость реакции падает так, что надо менять субстрат и температуру.