Изучение кинетики фотохимических реакций. Богданов А.П. - 4 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МФТИ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

Построив график прямой в координатах ][
0
M
J
J
фл
фл
− , по углу наклона прямой
(tgα = k
4
τ
фл
) находим константу скорости тушения k
4
(приняв τ
фл
≈ 10
-8
с). Ско-
рость реакции тушения лимитируется стадией диффузии в водном растворе
частиц А
*
и М. Константа скорости столкновения А
*
и М в диффузионной об-
ласти кинетики (константа ассоциации А
*
и М в клетку) определяется соотно-
шением
()
fRDDNk
aассоц
⋅
⋅
+⋅⋅⋅=
1221
3
104
π
, M
–1
c
–1
, (5)
где D
i
[м
2
/с] – коэффициент диффузии, R
12
[м] – расстояния между A и B,
имеющих форму сфер радиуса R
i
, f – электростатический фактор, учитываю-
щий заряды. При D
1
+ D
2
= 10
–9
м
2
/с и f = 1 имеем для k
ассоц
≈4·10
–9
м
–1
с
–1
. Для
случая R
1
=R
2
=r, f=1,
rN
RT
D
a
πη
6⋅
= ,
.
3
108
11
3
−−
⋅
= cM
RT
k
ассоц
η
Для воды η = 8,95·10
-4
кг/(м·с). При 25°С k
ассоц
≈ 7,4·10
9
М
–1
с
-1
. Это значе-
ние k
ассоц
может быть в водных растворах и больше и меньше, если между час-
тицами действуют силы электростатического взаимодействия.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. ЗАДАЧИ РАБОТЫ.
В данной работе предлагается исследовать влияние тушения на величину
стационарной концентрации фотовозбуждённой молекулы соли эозина
(C
20
H
6
O
5
Br
4
Na
2
)•5H
2
O (M = 788 г/моль). В качестве тушителя используются
водные растворы KI и K
2
S
2
O
8
. Для устранения влияния ионной силы раствора
на скорость тушения эозин разбавляется 0,5Н раствором (NH
4
)
2
SO
4
. Процесс
облучения производится светом с длиной волны λ = 350 ÷ 480 нм, выделенным
фильтром из общего излучения кварцевой лампы. Световой поток флуоресцен-
ции определяется длинами волн λ = 510 ÷ 650 нм.
По результатам эксперимента найти константу скорости тушения k
4
и оце-
нить число соударений возбуждённой молекулы эозина с молекулами тушителя
в 1 с.
2.2. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
1. Приготовить 100 мл раствора соли эозина в растворе (NH
4
)
2
SO
4
с содер-
жанием соли эозина 0,6 мл.
2. Провести 5-6 измерений J
фл
для различного содержания тушителя А
i
в
растворе с [A]
i
от 0 до 15·10
-2
М. В качестве тушителя использовать водные рас-
творы KI и K
2
S
2
O
8
. При расчете [А] использовать соотношение V
1
N
1
= V
2
N
2
. Во
всех опытах + V
OH
V
2
A
+ V
эозина
= 10,0 мл. Использовать только раствор соли эо-
зина, приготовленный в пункте 1. Перед измерением раствор в пробирке тща-
тельно перемешать стеклянной палочкой. 
                                                              J фл0
     Построив график прямой в координатах                           − [ M ] , по углу наклона прямой
                                                              J фл
(tgα = k4τфл) находим константу скорости тушения k4 (приняв τфл ≈ 10-8с). Ско-
рость реакции тушения лимитируется стадией диффузии в водном растворе
частиц А* и М. Константа скорости столкновения А* и М в диффузионной об-
ласти кинетики (константа ассоциации А* и М в клетку) определяется соотно-
шением
           k ассоц = 4 ⋅103 π ⋅ N a ⋅ (D1 + D2 ) ⋅ R12 ⋅ f , M–1c–1,                       (5)
            2
где Di [м /с] – коэффициент диффузии, R12 [м] – расстояния между A и B,
имеющих форму сфер радиуса Ri, f – электростатический фактор, учитываю-
щий заряды. При D1 + D2 = 10–9 м2/с и f = 1 имеем для kассоц≈4·10–9 м–1с–1. Для
                                       RT
случая R1=R2=r, f=1, D =                      ,
                                   N a ⋅ 6πηr
                     8 ⋅103 RT −1 −1
           k ассоц =             M c .
                         3η
     Для воды η = 8,95·10-4 кг/(м·с). При 25°С kассоц ≈ 7,4·109 М–1с-1. Это значе-
ние kассоц может быть в водных растворах и больше и меньше, если между час-
тицами действуют силы электростатического взаимодействия.

                          2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. ЗАДАЧИ РАБОТЫ.
     В данной работе предлагается исследовать влияние тушения на величину
стационарной концентрации фотовозбуждённой молекулы соли эозина
(C20H6O5Br4Na2)•5H2O (M = 788 г/моль). В качестве тушителя используются
водные растворы KI и K2S2O8. Для устранения влияния ионной силы раствора
на скорость тушения эозин разбавляется 0,5Н раствором (NH4)2SO4. Процесс
облучения производится светом с длиной волны λ = 350 ÷ 480 нм, выделенным
фильтром из общего излучения кварцевой лампы. Световой поток флуоресцен-
ции определяется длинами волн λ = 510 ÷ 650 нм.
     По результатам эксперимента найти константу скорости тушения k4 и оце-
нить число соударений возбуждённой молекулы эозина с молекулами тушителя
в 1 с.
2.2. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
    1. Приготовить 100 мл раствора соли эозина в растворе (NH4)2SO4 с содер-
жанием соли эозина 0,6 мл.
    2. Провести 5-6 измерений Jфл для различного содержания тушителя Аi в
растворе с [A]i от 0 до 15·10-2М. В качестве тушителя использовать водные рас-
творы KI и K2S2O8. При расчете [А] использовать соотношение V1N1 = V2N2. Во
всех опытах VH O + VA + Vэозина = 10,0 мл. Использовать только раствор соли эо-
                   2


зина, приготовленный в пункте 1. Перед измерением раствор в пробирке тща-
тельно перемешать стеклянной палочкой.

Страницы