雷氏盐的光化学反应特性研究.pdf

第24卷第3期
广东石油化工学院学报
Vol 24 No. 3
2014年6月
Journal of Guangdong University of Petrochemica Technology
June 2014
雷氏盐的光化学反应特性研究
孙吴
(天现代职业技术学院,天津300350
摘要:在可见光波长(350~650m)的范围内,以雷氏盐的光化学反应为研究对象,具体地分析了该光化学反应的反应机理。
通过比较理论曲线和实验曲线,确定了反应物的光学特性以及表观动力学特性。
关词:雷氏盐;光化学反应;理论曲线;实验曲线。
中图分类号:0644
文献标识码;A
文编号:2095-2562(2014)03-0019-03
雷氏盐,或称四硫氰基二氨络铬酸铵、利英奈克盐、雷纳克氏盐、赖纳克氏盐、碗氰酸铬铵,是一种暗红
色的配位化合物,分子式为NH[C(NCS)(NH4)2]?H20,可在热水或乙醇中溶解り。在其分子中一个铬原
子被六个氮原子包圃,形成八面体结构。在国外雷氏盐被较多地用作一种化学光度计,起到一种光保护作
用。本实验以雷氏盐的光化学反应为研究对象,具体分析该光化学反应的反应机理。
1材料与方法
1.1实验仪器
光化学反应器(如图1所示)的构成包括:一个带有锚式搅拌器的3~5L的玻璃透明反应釜;釜内层
夹套蛇皮管,以保持温度恒定;反应釜的周围环绕着12根荧光灯管,最大输出光東功率可以达到60W/m2;
该反应器还配备了蠕动泵,可以使反应混合物循环起来,并装备了取样阀,以便随时取样分析。
1.2反应溶液
市售的雷氏盐多数为铵盐,首先需要转化为钾盐。转化的原因是铵为光化学反应的抑制剂。抑制原
理如图2所示。
H
H
荧光灯管
蛇形管
NH
→取样网
NCS
SCN
NCS
SCN
锚搅
H
拌器
NCS
SCN
NCS
SCN
吸光桶
NH
NHA
蠕动泉
没有铵盐的光催化反应
含有铵盐的光催化反应
因1光化学反应器示意图
因2铵盐对反应的抑制作用
基于此点,需要配制氢氧化钾溶液,并与雷氏铵盐反应。在反应的过程中需要加热,以便更好地溶解
铵盐。然后将溶液冷却,减少所形成的氨的溶解度,以便它以气体的形式除去。在酸性条件下,有利于反
应的进行,因此调节溶液的pH值在3~5之间]。
收稿日期:2014-04-16;修回日期:2014-05-05
作者简介:孙吴(1982-),男,天津市人,讲师,工程师,研究方向为化学工艺与流程。
广东石油化工学院学报
2014年
1.3方法
1.3.1反应机理
在可见光波长(350~650nm)的范围内,以雷氏盐的光化学反应为研究对象。该光化学反应为同质
光源环绕的径向圆柱光照反应。其反应机理方程如下
hy, H20
Cr(NH3)(SCN)
SCN"+ Cr(NH)2(SCN), (H,O)
为了评估光化学反应的进程,需要对硫氰酸根(SCN-)进行定量分析。以硝酸铁为显色剂,利用硫氰
酸根(SCN)与F。3:作用生成红色络合物[ FESCNI2*的显色原理,使用分光光度法测定硫氰酸根
(SCN)的浓度。在测定时,使用722型分光光度计,选择吸收波长为450mm
依据比尔一朗伯定律,可以计算出硫氰酸根(SCN-)的浓度C。
A=CL
式中:为溶液厚度,cm;e为摩尔吸光系数,已知e=3400L/(mlcm)。
1.3.2操作过程
在开始光化学反应前留样100mL,以备做空白实验。首先在反应金内加入4L溶液,记录反应的起始
时间(t=0),加入5mL显色剂硝酸铁溶液,然后点亮荧光管。每个样品光照10min,在波长入=450mm的
条件下,以水做参比测量吸光度,并作空白校正,用分光光度计测定样品的吸光度值。
2结果与分析
依据实验结果绘制实验曲线,如图3所示。
实验曲线
硫氰酸根浓度的演变过程分为两部分:第一部
分为线性直线部分,其对应的是反应动力体系。直
线部分的最高点,即为硫氰酸根的化学反应动力体5
系的极限浓度,其数值已经接近了浓度的最大值。?3
接下来,反应的过程中存在光辐射传输的物理限制。2
超过这个限制之后,即为反应的第二部分。第二部
分图形变化由线性直线转变为曲线,并且慢慢趋于
°ド2ss
平缓,最终达到硫氰酸根的最大浓度。达到最大浓
图3硫酸根浓度变化的实验曲线
度值时,则说明反应完全结束。在这部分曲线中,反应速率不再由化学反应动力学体系来控制,而是通过
反应器中的光能传递来实现。
3结论
本文以雷氏铵盐的光化学反应为研究对象,具体分析了反应形成的复合物的浓度变化过程,评估该
反应的动力学的影响,以及辐射转移对反应的物理限制。
通过光辐射来突破物理限制,由光能来提供反应所需的能量,并决定反应速率。反应的第一部分由反
应动力学来控制反应速度。反应组分的浓度变化是线性的,即反应速率是固定的。当反应试剂浓度降低
采用分光光度法监测反应过程中形成的复合物的浓度变化,并保持最大光辐射量。依据实验数据绘制硫
氰酸根浓度变化的实验曲线。实验结果很好地验证了雷氏盐的光化学反应机理,为研究该类反应提供了
理论基础。
参考文献
[]林竹光,梁榕源,钟振明.汞-雷氏盐体系共振光散射光谱及其特性分析[].福州大学学报:自然科学版,199(9):138-139
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