Йодирование ацетона. Захаров И.В. - 3 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МФТИ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

Теоретическая часть.
Реакция йодирования ацетона в кислом водном растворе
CH
3
C(O)CH
3
+ I
2
+ H
3
O
+
+ H
2
O ↔ CH
3
COCH
2
I + I
–
+ 2H
3
O
+
(1)
протекает в две стадии. В кислой среде ацетон становится протофильным и
присоединяет протон иона гидрооксония:
CH
3
C(O)CH
3
+ H
3
O
+
↔ CH
3
C
–
(OH)CH
3
+
+ H
3
O
+
(1.1)
Водород метильной группы кетоенола приобретает подвижность и соеди-
няется с молекулой воды:
CH
3
C
–
(OH)CH
3
+ H
2
O ↔ CH
3
(OH)═CH
2
+ H
3
O
+
Таким образом, первая стадия реакции представляет собой превращение
кетона в енол. На второй стадии реакции енол присоединяет йод:
CH
3
(OH)═CH
2
+ I
2
+ H
2
O → CH
3
COCH
2
I + 2H
3
O
+
+ I
–
(1.2)
Вторая стадия (1.2) реакции протекает значительно быстрее первой и прак-
тически до конца. Поэтому скорость реакции (1) определяется скоростью обра-
зования енола в (1.1) и не зависит от концентрации йода. Скорость расходова-
ния ацетона в системе равна скорости расходования йода. Поскольку в процес-
се реакции происходит увеличение числа ионов гидрооксония, реакция являет-
ся автокаталитической. Реакция йодирования протекает по первому порядку
для двух реагирующих веществ (ацетон и ион гидрооксония), и исходное диф-
ференциальное уравнение для определения константы скорости реакции k мо-
жет быть записано в виде:
HAk
dt
dA
⋅⋅=−
,
где
A = [CH
3
C(O)CH
3
], H = [H
3
O
+
] – текущие концентрации ацетона и ио-
нов гидрооксония. Применяя индекс "0" для обозначения начального момента
времени, после интегрирования уравнения получим для
k следующее выраже-
ние:
⎭
⎬
⎫
⎩
⎨
⎧
−
+
⋅
+
⋅=
)(
)(
ln
11
00
00
00
xAH
xHA
HA
k
τ
,
где x – изменение концентрации йода за время τ. Если начальные концентрации
A
0
и H
0
выбраны существенно большими, чем концентрация йода, то автоката-
литичность реакции (1) несущественна, и мы имеем для k:
00
1
HA
x
k
⋅
⋅≈
τ
Значение величины x определяется спектрофотометрическим методом по
изменению оптической плотности раствора. Применение спектрофотометра для
определения концентрации окрашенного реагента (йода, в нашем случае) осно-
вано на существовании зависимости между оптической плотностью раствора и
концентрацией в нем окрашенного реагента. Для многих веществ (в диапазоне 
                           Теоретическая часть.
    Реакция йодирования ацетона в кислом водном растворе
        CH3C(O)CH3 + I2 + H3O+ + H2O ↔ CH3COCH2I + I– + 2H3O+          (1)
протекает в две стадии. В кислой среде ацетон становится протофильным и
присоединяет протон иона гидрооксония:
        CH3C(O)CH3 + H3O+ ↔ CH3C–(OH)CH3+ + H3O+                       (1.1)
    Водород метильной группы кетоенола приобретает подвижность и соеди-
няется с молекулой воды:
        CH3C–(OH)CH3 + H2O ↔ CH3(OH)═CH2 + H3O+
    Таким образом, первая стадия реакции представляет собой превращение
кетона в енол. На второй стадии реакции енол присоединяет йод:
    CH3(OH)═CH2 + I2 + H2O → CH3COCH2I + 2H3O+ + I–                    (1.2)
     Вторая стадия (1.2) реакции протекает значительно быстрее первой и прак-
тически до конца. Поэтому скорость реакции (1) определяется скоростью обра-
зования енола в (1.1) и не зависит от концентрации йода. Скорость расходова-
ния ацетона в системе равна скорости расходования йода. Поскольку в процес-
се реакции происходит увеличение числа ионов гидрооксония, реакция являет-
ся автокаталитической. Реакция йодирования протекает по первому порядку
для двух реагирующих веществ (ацетон и ион гидрооксония), и исходное диф-
ференциальное уравнение для определения константы скорости реакции k мо-
жет быть записано в виде:
            dA
          −     = k ⋅ A⋅ H ,
            dt
     где A = [CH3C(O)CH3], H = [H3O+] – текущие концентрации ацетона и ио-
нов гидрооксония. Применяя индекс "0" для обозначения начального момента
времени, после интегрирования уравнения получим для k следующее выраже-
ние:
              1       1         ⎧ A ( H + x) ⎫
          k= ⋅             ⋅ ln ⎨ 0 0        ⎬,
             τ A0 + H 0 ⎩ H 0 ( A0 − x) ⎭
где x – изменение концентрации йода за время τ. Если начальные концентрации
A0 и H0 выбраны существенно большими, чем концентрация йода, то автоката-
литичность реакции (1) несущественна, и мы имеем для k:
              x      1
          k≈ ⋅
             τ A0 ⋅ H 0
     Значение величины x определяется спектрофотометрическим методом по
изменению оптической плотности раствора. Применение спектрофотометра для
определения концентрации окрашенного реагента (йода, в нашем случае) осно-
вано на существовании зависимости между оптической плотностью раствора и
концентрацией в нем окрашенного реагента. Для многих веществ (в диапазоне

Страницы