反應器是將一根Pyrex毛細管接到一個50毫升單頸標準磨口燒瓶的側(cè)臂制成的(見圖16-1).將玻璃側(cè)管在與燒瓶連接處向上彎曲使與水平成45°角,再在其中點彎成水平.將此側(cè)臂用耐壓膠管與一個三通活塞相連,此三通活塞又通過耐壓膠管與一裝有壓力平衡球的50毫升量氣管連接.用鐵架臺將平衡球及量氣管固定好,量氣管用夾子夾住,而平衡球則放在鐵圈上.
在壓力平衡球中加入碳酸鈉稀溶液,為了使溶液有顏色,在其中加幾滴酚酞溶液.反應瓶放在80±0.1℃的油浴中.反應瓶的標準磨口頸用一裝有氮氣導入管的橡皮塞塞住,氮氣導入管伸到反應瓶的底部.
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將45毫升蒸餾過的甲苯從標準磨口頸加入反應瓶中,再蓋上橡皮塞:將三通活塞擰到放空的位置;提高壓力平衡球,使液體充滿量氣管,將氮氣流緩慢地通入甲苯中半小時.此排氣操作是為了從系統(tǒng)中除氧,因為氧可起阻聚劑的作用.
用一短的(短到它能完全浸沒在甲苯中)軟玻璃管,一頭封死,將剛封好還赤熱的一頭壓在石棉板上使成平底,這樣制成樣品容器(見圖16-1,如圖中插圖所示).將此樣品容器,平底在下放在分析天平盤上,精確地稱入100-200毫克的偶氮二異丁腈(AIBN).從樣品重量確定在標準溫度和壓力下產(chǎn)生的氮氣的體積.記下氣壓表的壓力,并假定在整個實驗過程中氣壓不變.
取去氮氣導入管并換上一標準磨口塞子,將三通活塞擰到反應瓶與量氣管連通而又與大氣隔絕的位置,停2分鐘,使體系平衡,取走塞子,放進樣品容器,再塞好塞子,記下時間(零時).由于在氮氣產(chǎn)生前有一誘導期,所以不必攪拌混合物來加快偶氮二異丁腈(AIBN)的溶解速率.不過,當全部固體都消失后要記時間.
從氮氣開始出現(xiàn)到實驗結束的整個時間里要經(jīng)常記錄放出的氮氣的體積.在每次讀數(shù)時都要調(diào)整壓力平衡球的高度,使球內(nèi)液面和量氣管內(nèi)的液面在一水平上,溫度計放在量氣管旁邊指示量氣管內(nèi)氣體的溫度.在標準溫度和壓力下的干燥N2的體積V'∞可由樣品AIBN的重量算出;在實驗條件下的V∞值可從V'∞、水在量氣管溫度下的蒸氣壓和大氣壓算出.Vt可從時間t時的體積減去量氣管開始的讀數(shù)算出.
通過作圖和最小二乘法,略去不一致的實驗點,測出反應速率常數(shù)和AIBN分解的半衰期(以任何方便的時間單位表示).動力學表達式與通常的log a/(a-x)=kt/2.3一樣,此處,V∞即總體積等于a,V∞-Vt=a-x,假定V∞>V0,討論你進行本實驗時技術上的誤差.
儀器 反應瓶,恒溫油浴,量氣管與壓力平衡球.