Các phản ứng xúc tác trong công nghệ mới

CÁC PHẢN ỨNG XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ MỚI VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG MỤC LỤC MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ PHỨC CHẤT I KHÁI NIỆM PHỨC CHẤT II CẤU TẠO CỦA PHỨC CHẤT III PHÂN LOẠI Phân loại dựa vào phối tử tạo phức .3 Phân loại theo điện tích ion phức 3 Phân loại phức chất theo số lượng ion trung tâm phối tử .4 IV HẰNG SỐ BỀN V ẢNH HƯỞNG SỰ TẠO PHÚC ĐẾN TÍNH CHẤT XÚC TÁC CỦA Mz+ Tăng tính bền thuỷ phân ion kim loại Thay đổi thế oxi hoá khử ion kim loại Chương PHỨC Mn2+ VÀ AXIT CITRIC TRONG PHẢN ỨNG CATALAZA I Hê xuc tác chon nghiên cứu : Ion kim loại tạo phức Mn2+ Ligan axit citric : Chất oxi hoá H2O2 (O2) : Cơ chất chon để xuc tác oxi hoá : Indigocamin(Ind) .9 II Sự tạo thành phức hệ H2O – Mn2+ - H4L – H2O2 III Đông hoc xuc tác phân huỷ H2O2 h ê: H2O – Mn2+ - H4 L – (In) - H2O2 (1) 11 Sự phu thuôc WO vào pH : 14 Sự phu thuôc WO vào nông đô [Mn2+] .16 Sự phu thuôc WOvào nông đô [H2O2] 18 IV Cơ chế quá trình catalaza 20 Kết luân 21 CÁC PHẢN ỨNG XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ MỚI VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, hoá học phức chất phát triển cách mạnh mẽ nghiên cứu hàn lâm mà nghiên cứu ứng dụng vào cơng nghiệp Trong cơng nghiệp hố học, xúc tác phức chất làm thay đổi quy trình sản xuất nhiều hoá chất anđehit, axit axetic, nhiều loại vật liệu chất dẻo, cao su Những hạt nano phức chất chùm kim loại nghiên cứu sử dụng làm xúc tác cho ngành "hoá học xanh" cho tạo q trình sản xuất không gây độc hại cho môi trường, cho việc tạo lập vật liệu vô với tính ưu việt so với vật liệu truyền thống Một hướng ứng dụng hệ phức chất xúc tác cho trình oxi hố khử đồng thể, q trình oxi hố hợp chất hữu với quy mơ công nghiệp, chế biến sản phẩm dầu mỏ, tổng hợp hữu hoá dầu, chuyển hoá hợp chất olefin thành sản phẩm thương mại tẩy trắng , làm vật liệu, phân huỷ nhiều chất độc hại công nghiệp Việc nghiên cứu tính chất xúc tác phức tìm công nghệ chế tạo khả ứng dụng xem hướng phát triển quan trọng hố học phức chất đại Với mục đích giảm thiểu chất thại độc hại quy trình cơng nghệ việc sử dụng O2, O3, H2O2, chất oxi hoá cho phản ứng hoá học cách lựa chọn tin cậy để tạo sản phẩm khiết môi trường Tuy nhiên việc sản xuất ozon không dễ dàng thân ozon khí độc, còn phân tử O 2, H2O2 lại trơ mặt động học vấn đề hoạt hố hai loại phân tử từng đối tượng nghiên cứu nhiều cơng trình giới Có thể dùng nhiều cách để hoạt hoá chúng như: nhiệt, ky thuật chiếu sáng dùng xúc tác phức Mặt khác việc nghiên cứu động học chế phản ứng oxi hoá hợp chất hữu (S) bằng oxi phân tử hay hydroperoxit xúc tác bởi ion kim loại chuyển tiếp quan tâm đầu tư đáng kể Kết cơng trình khơng mang lại định hướng quan trọng cho q trình oxi hố chất S ở điều kiện mềm mà còn lý giải vai trò ion kim loại nhiều q trình hố học sinh học Ngồi ra, nhờ hoạt tính độ chọn lọc cao nhiều hệ xúc tác phức, hệ xúc tác phức đồng thể oxi hoá khử dựa vào tác nhân oxi hoá H 2O2 mà hàng trăm hệ phản ứng dùng cho mục đích phân tích vi lượng nguyên tố Với lí em xin chọn tiểu luận: “ Tính chất xúc tác của phức Mn2+ và axít citric phản ứng catalaza ” TÍNH CHẤT XÚC TÁC CỦA PHỨC Mn2+ VÀ AXIT CITRIC TRONG PHẢN ỨNG CATALAZA CÁC PHẢN ỨNG XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ MỚI VÀ BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG TÍNH CHẤT XÚC TÁC CỦA PHỨC Mn2+ VÀ AXIT CITRIC TRONG PHẢN ỨNG CATALAZA CÁC PHẢN ỨNG XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ MỚI VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG Chương 1: TỔNG QUAN VỀ PHỨC CHẤT I KHÁI NIỆM PHỨC CHẤT A Werner: Phức chất hợp chất phân tử bền dung dịch nước, khơng phân hủy hoặc bị phân hủy hợp phần tạo thành hợp chất A Grinbe: Phức chất hợp chất phân tử xác định, kết hợp hợp phần chúng lại tạo thành ion phức tạp tích điện dương hay âm, có khả tồn ở dạng tinh thể ở dung dịch Trong trường hợp riêng, điện tích ion phức bằng K.B.Iaximirxki: Phức chất hợp chất tạo nhóm riêng biệt từ nguyên tử, ion hoặc nguyên tử với đặc trưng: - Có mặt phối trí - Khơng phân li hồn tồn dung dịch - Có thành phần phức tạp, số phối trí số hóa trị khơng trùng Tổng qt: Phức chất hợp chất tạo thành ion hay nguyên tử kim loại M với phối tử L phân tử hay ion khác Phân tử hay ion phức tương đối bền dung dịch Số liên kết tạo thành M với L nhiều hóa trị thơng thường M Ví dụ: [AgCl2]-, [Ag(NH3)2]+, [Co(NH3)6]3+, [Fe(CO)5] II CẤU TẠO CỦA PHỨC CHẤT Công thức tổng quát phức [MaLb]mXn Trong M ion trung tâm, L phối tử, X nhóm liên kết với ion phức Ví dụ 1: [Zn(NH3)4]Cl2 Cầu ngoại Ion trung tâm Số phối trí Phối tử Cầu nội Trong ion phức-complex tồn nguyên tử trung tâm M (nhân trung tâm), thường ion kim loại chuyển tiếp M acid Lewis có orbital hóa trị còn trống, nhận cặp electron phân tử hay ion khác 2+ TÍNH CHẤT XÚC TÁC CỦA PHỨC Mn VÀ AXIT CITRIC TRONG PHẢN ỨNG CATALAZA CÁC PHẢN ỨNG XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ MỚI VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG Bao quanh nguyên tử trung tâm M nguyên tử, phân tử hay ion liên kết gọi phối tử Lligand Phối tử base Lewis Nó có cặp electron tự Ví dụ: CN -, H2O, NH3… SPT thay đổi phụ thuộc vào chất phối tử vào chất ion kết hợp với ion phức SPT còn phụ thuộc nhiệt độ , thường tăng nhiệt độ tạo ion có SPT thấp Sự phối trí phối tử khác ion kim loại làm tăng độ bền trạng thái hóa trị cao Ví dụ, hợp chất đơn giản trạng thái lai hóa Co(III) bền, nhiều phức chất Co(III) có độ bền cao Thơng thường số phối trí lớn số hóa trị ion trung tâm Ion phức gọi cầu nội-coordination sphere, vùng chứa nguyên tử hoặc ion trung tâm phối tử Số phối trí-coordination number số liên kết σ nhân trung tâm với phối tử Phức mang điện tích gọi ion phức-complex ion Chất mà có chứa hoặc nhiều ion phức gọi hợp chất phối trí-coordination compound III PHÂN LOẠI Phân loại dựa vào phối tử tạo phức - Phức hydrat (hay phức aqua): Phối tử phân tử nước như: [Cu(H 2O)4](NO3)2, [Co(H2O)6]SO4,… - Phức hydroxo: Phối tử nhóm OH- K3[Al(OH)6], [Zn(OH)42- Phức aminat: Phối tử amin [Coen3]3+… - Phức aminacat: Phối tử ammoniac [Ag(NH3)2]+, [Co(NH3)6]3+,… - Phức acid: Phối tử gốc acid [CoF6]3-, [Fe(CN)6]4-,… - Phức cacbonyl: Phối tử CO Fe(CO)5, Ni(CO)4,… - Phức vòng: phức phối tử liên kết với kim loại tạo thành vòng Những phối tử tạo phức vòng C2O42-, EDTA, en,… - Phức đa nhân: Là phức cầu nội có số nguyên tử kim loại kết hợp với nhờ nhóm cầu nối OH-+, -NH2, CO hoặc hai nguyên tử M với - Phức chất kim: Phối tử gốc hydrocacbon [Zn(C2H5)3]-, [Cr(C6H5)6]32 Phân loại theo điện tích ion phức - Phức chất cation: tạo thành phân tử trung hòa phối trí xung quanhion trung tâm mang điện tích dương [Zn(NH3)4]2+, [Al(H2O)6]3+,… Ngồi ra, còn có phức chất ion – nguyên tử trung tâm nguyên tố có độ âm điện mạnh (N, O,F, Cl….) còn phối tử ion H+ NH4+, OH3+, FH2+ , ClH2+,… - Phức chất anion: Khi nguyên tử trung tâm mang điện tích dương, phối tử anion [BeF4]2-, [Al(OH)6]3-,… 2+ TÍNH CHẤT XÚC TÁC CỦA PHỨC Mn VÀ AXIT CITRIC TRONG PHẢN ỨNG CATALAZA CÁC PHẢN ỨNG XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ MỚI VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG - Phức chất trung hòa: Được tạo thành phân tử trung hòa phối tử xung quanh nguyên tử trung tâm trung hòa hoặc phối tử tích điện âm phối trí xung quanh ion trung tâm tích điện dương [Co(NH3)6]Cl3, [Fe(CO)5] Phân loại phức chất theo số lượng ion trung tâm phối tử - Phức đơn ligan: Là loại phức chất thành phần chứa ion trung tâm ligan (MLn) - Phức đa ligan: Là loại phức chất thành phần có chứa ion kim loại trung tâm hai loại ligan khác (MRnLm) - Phức đơn nhân: Là phức thành phần chứa ion kim loại trung tâm - Phức đa nhân: Là phức thành phần chúng chứa nhiều ion kim loại trung tâm IV HẰNG SỐ BỀN Xét trình tạo phức: AgCl ( s ) + NH (aq )  → [ Ag ( NH ) ] (aq ) + Cl − (aq ) + + Ag + NH3  [Ag(NH3)] [ Ag ( NH )] K1b =  Ag +  [ NH ] + + [ Ag ( NH )2 ] K 2b = + [ Ag ( NH )] [ NH ] + Ag(NH3) + NH3  [Ag(NH3)2] + [ Ag ( NH )2 ] β 2b = ( K1K )b =  Ag +  [ NH ] + Tổng quát: β nb = ( K1K K n )b Hệ số β2b lớn phức bền V ẢNH HƯỞNG SỰ TẠO PHÚC ĐẾN TÍNH CHẤT XÚC TÁC CỦA Mz+ Khi tham gia tạo thành phức chất xúc tác, xảy sự phân bố lại electron sự vận chuỷên chúng từ ion kim loại trung tâm M z+ đến ligan ngược lại Sự phối trí M z+ ligan làm thay đổi số tính chất quan trọng khơng ligan, chất mà còn ở ion tạo phức Tăng tính bền thuỷ phân ion kim loại Trong dung dịch nước ion kim loại chuyển tiếp Mz+ tăng pH chuyển thành phức chất hydroxo có hoạt tính thấp Ví dụ : với ion M2+ 2+ TÍNH CHẤT XÚC TÁC CỦA PHỨC Mn VÀ AXIT CITRIC TRONG PHẢN ỨNG CATALAZA CÁC PHẢN ỨNG XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ MỚI VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG M2+ + H2O  M(OH) + + H+ (1.1) M(OH)+ + H2O  M(OH)2 + H+ (1.2) hoặc tạo hydroxyt trung hoà ở dạng kết tủa hoặc dạng keo làm giảm nồng độ ion M mơi trường lỏng làm tính đồng thể hệ tốc độ phản ứng xúc tác bằng ion Mz+ giảm theo z+ Độ bền thuỷ phân ion Mz+ giới hạn khoảng hẹp pH = - Nếu cho L (ligan) vào dung dịch M z+ thay đổi pH dung dịch quan sát thấy độ bền của Mz+ tăng lên đáng kể giả thiết ligan có hai nhóm chức tạo phức ion M z+ có số phối trí lớn có trường hợp sau : Ở pH thấp dung dịch tồn ion M z+ ( chưa tạo phức với ligan) dạng proton hoá ligan LH+ LH22+ + H+ L + H+ LH+  LH22+  (1.3) Theo chiều tăng pH dạng proton hoá ligan bị phân ly dịch chuyển cân bằng: - H+ - H+ LH22+  LH+  L Nếu ligan axít dư axít citric H4L sự phân ly diễn theo chiều - H+ H4 L  - H+ H3L- - H+ H2L-  - H+ HL3-  L4-  (1.4) Nhờ mà phần ion Mz+ liên kết vào dạng phức chất : +L M+z + L  +L LM+z  +L L2M+z  L3M+z (1.5) Trong L phần tử trung hồ hoặc anion Các dạng phức chất M +z bị thuỷ phân tạo thành hydroxo LM+z + H2O L2M+z + H2O   [LM(OH)](z-1)+ + H+ (1.6) [L2M(OH)](z-1)+ + H+ (1.7) 2+ TÍNH CHẤT XÚC TÁC CỦA PHỨC Mn VÀ AXIT CITRIC TRONG PHẢN ỨNG CATALAZA CÁC PHẢN ỨNG XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ MỚI VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG Điều khác so với trường hợp thuỷ phân ion M +z sự thủy phân phức chất diễn ở pH cao Hằng số bền phức chất lớn tính đồng thể dung dịch bảo toàn ở pH cao nhờ q trình xúc tác bằng phức chất diễn ở mơi trường trung tính vùng pH sự sống Đối với số phức chất xúc tác vùng pH hoạt động xúc tác mở rộng bằng 12 Các cân bằng ( 1.1) đến (1.7) cho thấy tuỳ thuộc vào pH mà ion M +z tồn ở nhiều dạng phức chất có thành phần khác Bằng cách thay đổi pH ta làm cho cân bằng dịch chuyển phía tạo thành phức chất đóng vai trò xúc tác mà xúc tác diễn theo mong muốn Thay đổi thế oxi hoá khử ion kim loại tương tác với ligan mà cấu chúc electron kim loại chuyển tiếp bị thay đổi làm oxi hoá khử bị thay đổi theo oxi hoá khử hằng số bền liên hệ bởi biểu thức : K L M ( Z + 1) + n ϕL K L M z+ n M(z+1)+ / LnMz+ = ϕ M(z+1) / Mz+ - (RT/F)ln n KL M n ( z +1) + (1.8) : hằng số bền phức ở dạng khử z+ K L M : hằng số bền phức ở dạng oxi hoá n ϕ M(z+1)+ / Mz+ : oxi hoá khử dạng ion tự R : hằng số khí T : nhiệt độ tuyệt đối F : hằng số faraday Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hằng số bền chung K ảnh hưởng đến oxi hoá khử phức chất LnMz+ LnM(z+1)+ ( n = 1,2,3, ): hiệu ứng: tĩnh điện , trường ligan , không gian , biến thiên entropi quan trọng trạng thái oxy hoá ion kim loại độ phân cực ligan Và theo (1.8) nếu: ϕ LnM(z+1)+ / LnMz+ < ϕ M(z+1) / Mz+ chứng tỏ sự tạo phức làm ổn định trạng thái oxi hoá cao ion kim loại M(z+1)+ ( dạng oxi hố ) điều xẩy ligan tạo liên kết σ với kim loại Ngược lại ligan tạo liên kết π ngược với ion kim loại chuyển tiếp trạng thái oxi hoá thấp Mz+ ( dạng khử ) ổn định Nghĩa 2+ TÍNH CHẤT XÚC TÁC CỦA PHỨC Mn VÀ AXIT CITRIC TRONG PHẢN ỨNG CATALAZA CÁC PHẢN ỨNG XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ MỚI VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG KL M n ( z +1) + < KL M n z+ tương ứng ϕL n M(z+1)+ / LnMz+ > ϕ M(z+1)+ / Mz+ Do thay đổi giá trị oxi hoá khử cặp ion M (z+1) / Mz+ khoảng rộng bằng cách lựa chọn ligan thích hợp để tạo phức chất tương ứng Vì sự thay đổi gắn liền với sự vận chuyển electron nên tốc độ xúc tác trình oxi hố khử phụ thuộc vào oxi hố khử phức chất xúc tác Các kết nghiên cứu cho thấy hoạt tính xúc tác đạt giá trị cực đại ở giá trị tối ưu oxi hoá khử phức chất xúc tác phải có độ bền tối ưu Nếu độ bền cửa phức nhỏ phức chất bị thuỷ phân độ bền qúa lớn phức chất hoạt tính xúc tác Điều cần nhấn mạnh ion kim loại chuyển tiếp tương tác với O ( hoặc H2O2) oxi hóa – khử chúng thỏa mãn bất đẳng thức: ϕ0 M 3+ /M2+, ϕ0 M 2+ /M+, ϕ0 M 3+ /M+ 11 ) phức chất xúc tác chuyển dạng hydroxo : [MnL]2- + H2O  [MnLOH]3- + H+ [MnL2]2- + H2O  [MnL2OH]7- + [MnLOH]3-  H+ [Mn2L2(OH)2]6- chuyển thành kết tủa Mn(OH) Mn2O3 làm cho hệ tính đồng thể Mặt khác nghiên cứu cho thấy ở Ph cao ( pH>11) thân H 2O2 tự phân huỷ thành H2O O2, tăng pH lên cao 11 tốc độ phản ứng WO vẫn tiếp tục tăng VO (ml) 2+ 14 TÍNH CHẤT XÚC TÁC CỦA PHỨC Mn VÀ AXIT CITRIC TRONG PHẢN ỨNG CATALAZA CÁC PHẢN ỨNG XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ MỚI VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG t(giây) Hình 2.4a Sự phụ thuộc VO vào pH hệ H2O – Mn2+- H4L – H2O2 ở β = 1; [Mn2+] = 2.10-4 M; [H2O2] = 0,2 M; t = 30o C Đường 1;2; 3;4;5;6;7 ;ứng với :pH = 9,5 ; 9,75 ; 10 ; 10,25 ; 10,5 10,75 ; 11 WO 105 (mol.l-1.s-1) Hình 2.4b Sự phụ thuộc của WO vào pH hệ β = 1; [Mn2+] = 2.10-4 M; [H2O2] = 0,2 M -lgWO 15 2+ TÍNH CHẤT XÚC TÁC CỦA PHỨC Mn VÀ AXIT CITRIC TRONG PHẢN ỨNG CATALAZA CÁC PHẢN ỨNG XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ MỚI VÀ BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG Hình 2.4c.Sự phụ tḥc của -lgWO vào pH hệ β = 1; [Mn2+] = 10-4M; [H2O2] = 0,2M; Sự phụ thuộc của WO vào nồng độ [Mn2+] Điều kiện kết nghiên cứu thể hình 2.5.a, 2.5b, 2.5c Tốc độ phản ứng khí oxi tính theo công thức (2.1) Kết thu cho thấy ở điều kiện khác không đổi , tăng [Mn 2+] tức tăng nồng độ phức chất tốc độ phản ứng phân huỷ H 2O2 tăng lên theo , chứng tỏ phức chất ion trung tâm Mn2+ có vai trò xúc tác Để xác định thành phần Mn 2+ phức chất xúc tác , chúng em tính bậc phản ứng theo phương pháp đồ thị khoảng nồng độ 10-5 đến 5.10-4M , thu n ≈ Điều chứng tỏ khoảng nồng độ Mn 2+ nói phức chất xúc tác tạo thành chủ yếu phức chất đơn nhân Mn 2+ H4L [Mn2+] tăng WO tiếp tục tăng có khả phức hai nhân tạo thành hệ , thúc đẩy tốc độ phản ứng với số mũ ( bậc phản ứng ) cao Tuy nhiên tăng khả phản ứng thuỷ phân Mn2+ pH môi trường cao ( pH = 10,5 ) VO (ml) 2+ 16 TÍNH CHẤT XÚC TÁC CỦA PHỨC Mn VÀ AXIT CITRIC TRONG PHẢN ỨNG CATALAZA CÁC PHẢN ỨNG XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ MỚI VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG t(giây) Hình 2.5 a Sự phụ thuộc VO vào [Mn2+] ở β = ; pH=10,5 ; [H2O2] = 0,2 M ; t = 30o C Đường 1;2;3;4;5;6;7 ứng với [Mn2+] = 0,1 ; 0,5 ; ; ; 3; 4; 5.10-4 M WO 105 (mol.l-1.s-1) [Mn2+] Hình 2.5.b Sự phụ thuộc của WO vào [Mn2+] hệ β = ; pH= 10,5 ; [H2O2] = 0,2 M -lgWO -lg[Mn2+] 17 2+ TÍNH CHẤT XÚC TÁC CỦA PHỨC Mn VÀ AXIT CITRIC TRONG PHẢN ỨNG CATALAZA CÁC PHẢN ỨNG XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ MỚI VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG Hình 2.5.c Sự phụ thuộc của -lgWO vào -lg[Mn2+] hệ β =1;pH= 10,5; [H2O2] = 0,2M; Sự phụ thuộc của WO vào nồng độ [H2O2] Điều kiện kết nghiên cứu ảnh hưởng [H 2O2] WO thể hình 2.6.a, 2.6.b, 2.6.c.Tốc độ phản ứng khí oxi tính theo công thức (2.1) Ta thấy rằng : ở nồng độ [H2O2] thấp , tốc độ phản ứng W O đồng biến với nồng độ [H2O2] đạt giá trị cực đại [H 2O2] = 0,2 M đến 0,3 M Sau ở vùng nồng độ cao tăng nồng độ [H2O2] WO lại giảm Điều giải thích ở nồng độ thấp , H 2O2 ( ở pH cao phân ly thành HO 2tham gia vào nội cầu phức chất dạng [Mn 2+LHO2-]3- dạng phức chất trung gian hoạt động có tác dụng thúc đẩy tốc độ phản ứng phân huỷ H 2O2 tăng lên Khi nồng độ H 2O2 tăng cao , H2O2 vào nội cầu phức chất dạng [Mn2+L(HO2)2]4- Sự tạo thành phức chất trung gian không hoạt động ( bão hồ phối trí bởi số phối trí Mn 2+ , H4L có nhóm chứca hai phân tử H2O2 ) làm cho tốc độ phản ứng giảm Mặt khác theo sơ đồ chế (1) [H 2O2] dư nhiều cạnh tranh với gốc tự OH* gốc tự hoạt động mạnh sinh gốc HO2 yếu , làm cho phản ứng (8) yếu Một số kết nghiên cứu khác cho thấy rằng H 2O2 dư phản ứng oxi hoá axit citric (H4L) ở vùng pH cao qua làm giảm nồng độ ổn định phức chất xúc tác , cạnh tranh với phản ứng catalaza Cụ thể xác định bậc phản ứng theo [H2O2] sau : + ở [H2O2] = 0,05 ÷ 0,2 M bậc phản ứng n = 0,936 + ở [H2O2] = 0,25 ÷ 0,35 M bậc phản ứng n = -0,32 VO (ml) 18 2+ TÍNH CHẤT XÚC TÁC CỦA PHỨC Mn VÀ AXIT CITRIC TRONG PHẢN ỨNG CATALAZA CÁC PHẢN ỨNG XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ MỚI VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG Hình 2.6.a Sự phụ thuộc VO vào [H2O2] ở β = 1; [Mn2+] = 2.10-4 M; pH = 10,5 ; t = 30o C; Đường 1;2;3;4;5;6;7 ứng với [H2O2] = 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35M WO 105 (mol.l-1.s-1) [H2O2] Hình 2.6.b: Sự phụ thuộc của WO vào [H2O2] hệ ở β = 1; [Mn2+] = 2.10-4 M; pH = 10,5; -lgWO 19 2+ TÍNH CHẤT XÚC TÁC CỦA PHỨC Mn VÀ AXIT CITRIC TRONG PHẢN ỨNG CATALAZA CÁC PHẢN ỨNG XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ MỚI VÀ BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG -lg[H2O2 Hình 2.6.c Sự phụ thuộc -lgWO vào[H2O2] hệ ở β =1;[Mn2+]= 2.10-4M;pH=10,5;t = 300C Với kết thu từ ảnh hưởng điều kiện phản ứng sự thay đổi nồng độ cấu tử Xác định biểu thức động học trình catalaza sau: WO χ [ Mn + ] 0,97 [ H O2 ] 0,936 ÷ −0,32 [ H L] 0,9288÷ −0,789 [ H + ] 0,7981 = χ : Hằng số tốc độ hiệu dụng IV Cơ chế của quá trình catalaza Dựa vào kết nghiên cứu sở lý thuyết trình catalaza đưa chế trình sau: Sơ đờ chế Mn2+ L 4- [MnL]2- H2O2 [MnLH2O2]2• ΟΗ H2O2 ΗΟ2• [MnL]- Ο2• - [MnL]2- • ΟΗ [MnL]2- ΗΟ2• ΗΟ2• ΗΟ2• ΟΗ− Η+ K1 [MnL]2- k1 [MnLH2O2]2- k2 [MnL]- k3 ΗΟ2• H2O k4 Η+ Ο2• - k5 [MnL]2- k6 Ο2 [MnL]- ΟΗ− k7 [MnL]- ΗΟ2• - H2O2 Ο2 k8 k9 2+ • ΟΗ H2O ΟΗ− 20 TÍNH CHẤT XÚC TÁC CỦA PHỨC Mn VÀ AXIT CITRIC TRONG PHẢN ỨNG CATALAZA k10 H2O2 Η+ ΗΟ2• CÁC PHẢN ỨNG XÚC TÁC TRONG CƠNG NGHỆ MỚI VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG Kết luận Tiểu luận gồm kết sau: Nghiên cứu động học, chế nguyên tắc trình catalaza hệ Mn 2+-H4L(In)-H2O2 ở điều kiện nhiệt độ áp suất bình thường 2.Trên sở kết nghiên cứu sự phụ thuộc tốc độ trình xúc tác phân huỷ H2O2 vào yếu tố ảnh hưởng khác nhau, thiết lập quy luật động học trình catalaza WO [ Mn 2+ ]0,97 [ H O2 ]0,936÷−0,32 [ H L]0,9288÷−0,789 [ H + ]0,7981 = χ Kết nghiên cứu động học, chế hoạt tính xúc tác làm sở khoa học cho việc ứng dụng giải nhiều vấn đề thực tiễn công nghiệp, nông nghiệp bảo vệ môi trường như: tổng hợp chất hữu cơ, bảo quản thực phẩm, xử lý chất thải độc hại vv 21 2+ TÍNH CHẤT XÚC TÁC CỦA PHỨC Mn VÀ AXIT CITRIC TRONG PHẢN ỨNG CATALAZA ... CHẤT XÚC TÁC CỦA PHỨC Mn2+ VÀ AXIT CITRIC TRONG PHẢN ỨNG CATALAZA CÁC PHẢN ỨNG XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ MỚI VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG TÍNH CHẤT XÚC TÁC CỦA PHỨC Mn2+ VÀ AXIT CITRIC TRONG PHẢN ỨNG CATALAZA... phản ứng n = 0,936 + ở [H2O2] = 0,25 ÷ 0,35 M bậc phản ứng n = -0,32 VO (ml) 18 2+ TÍNH CHẤT XÚC TÁC CỦA PHỨC Mn VÀ AXIT CITRIC TRONG PHẢN ỨNG CATALAZA CÁC PHẢN ỨNG XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ MỚI... Tốc độ phản ứng khí oxi tính theo công thức (2.1) Ta thấy rằng , tốc độ 11 2+ TÍNH CHẤT XÚC TÁC CỦA PHỨC Mn VÀ AXIT CITRIC TRONG PHẢN ỨNG CATALAZA CÁC PHẢN ỨNG XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ MỚI VÀ BẢO