Влияние различных факторов на процесс восстановления окислителей

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБРАБОТКА.

В результате проделанных реакций на способность древесных опилок реагировать с сильными окислителями такими как KMnO₄, H₂SO₄, HNO₃, HClO, K₂CrO₄ и восстанавливать их до почти нейтральных состояний было получено:

1. Все соединения прореагировали с древесными опилками полностью, представленные окислители восстановились до MnO₂, SO₂, NO₂, Cl, Cr³⁺. Подтверждение этому стало проведение качественных реакций на наличие этих соединений в полученных растворах, после того как древесные опилки прореагировали с окислителями.

2. Скорость восстановления зависит от количества вступившего в реакцию восстановителя (древесных опилок) и температуры протекания реакции.

3. Протекание реакций зависит от рН среды.

4. Реагирующим веществом в древесных опилках являются молекулы целлюлозы, а реакционным центром в молекуле – ОН группы, находящиеся у 6, 3 и 4 атомов углерода.

Определяющим фактором в протекании реакции восстановления окислителей стало влияние рН среды. Создавая определенную среду реакции можно получить те или иные продукты.

В зависимости от среды может изменяться ха­рактер протекания реакции между одними и теми же веществами. Среда влияет на изменение степеней окис­ления атомов. Так, например, ион Мn0₄^-, придающий раствору малиновую окраску, в кислой среде восстанав­ливается до Мn^2-, в нейтральной — до Мn0₂, а в щелочной — до Мn0₄^2-. В нашем случае реакция протекала в нейтральной среде.

Кислая среда (Н^+)	Щелочная среда (ОН^-)	Нейтральная (H20)
Мп^2-(раствор бесцветный)	Мп04^2- (раствор зеленого цвета)	Мп02(осадок бурого цвета)

Обычно для создания в растворе кислой среды ис­пользуют серную кислоту. Азотную и соляную кислоты применяют редко: азотная кислота сама является окис­лителем, соляная кислота способна окисляться. Для со­здания щелочной среды применяют растворы едкого ка­ли или едкого натра.Например:

Кислая среда.

CH₂ OH CH₂ = O

3n H₂SO₄ O

OH + 3nKMnO₄ O O +3nH₂O+3nK₂SO₄+3nMnSO₄

O

OH n n

Щелочная.

CH₂ OH CH₂ = O

O

OH +3nKMnO₄+3nKOH O O + 3nH₂O+3nK₂MnO₄

O

OH n n

Нейтральная.

CH₂ OH CH₂ = O

pH=7 O

OH + 3nKMnO₄ O O + 3nH₂O+3nKOH+3nMnO₂

O

OH n n

Хром в своих соединениях имеет устойчивые степени окисления +6 и +3. В первом случае соединения хрома проявляют свойства окислителей, во втором – восстановителей. В кислой среде ионы CrO₄^2- - сильные окислители, они восстанавливаются до соединений Cr³⁺.

CH2- OH CH₂= O

H₂SO₄ O

OH + 3nK₂CrO₄ O O + 3nH₂O+3n Cr₂(SO₄₎₃ +

O +3 nK₂SO₄

OH n n

Азотная кислота, являясь сильным окислителем, восстанавливается в реакции с древесными опилками до NO₂ только в кислой среде. Для подкисления используют серную кислоту, она выступает в качестве водоотнимающего средства той воды,которая образуется в ходе реакции.

На скорость протекания реакции восстановления окислителей оказывает влияние температура и количество древесных опилок вступивших в реакцию.

С повышение температуры увеличивается число активных молекул, уменьшается масса древесных опилок необходимых для восстановления определенного количества молекул окислителя. увеличивается скорость реакции. Эту зависимость можно отобразить графически.(график 1)

График №1 (график зависимости массы древесных опилок затраченных на восстановление окислителя от температуры протекания реакции).

t, ⁰C – температура протекания реакции.

m,г – масса древесных опилок затраченных на восстановление окислителей.

С увеличением количества опилок (г/мл) в реакции,скорость восстановления окислителей протекает более интенсивно, так как увеличивается содержание молекул целлюлозы в растворе взаимодействующих с молекулами окислителей. Графически можно отобразить зависимость необходимого количества древесных опилок для нейтрализации определенного обьема окислителей. (график 2).

График №2. (график зависимости массы древесных опилок затраченных на восстановление от обьема окислителя).

m,г – масса древесных опилок затраченных на восстановление окислителей.

V,мл – обьем окислителя.

Заключение.

Древесина сравнительно твердый и прочный волокнистый материал используемый в различных отраслях промышленности. Продуктом ее переработки являются древесные опилки,которые также применяют в производстве. Имея в своем составе молекулы целлюлозы, обладающие восстановительными свойствами они применяются в качестве химически реагентов. Их восстановительная способность применяется для восстановления сильных окислителей,являющихся по своим химическим свойствам опасными химическими соединениями. Создавая определенную рН среду, температуру и меняя концентрации реагирующих веществ можно менять характер протекания реакции и получать те или иные продукты. Это было подтверждено практически в ходе реакций. На основании этого можно сделать вывод,что древесные опилки одна из перспективных отрослей развития химической промышленности.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ:

1. Бойков С.П. Теория процессов очистки древесины от коры. Л.: ЛГУ, 1980. 152 с.

2. Вальщиков Н.М., Лицман Э.П. Рубительные машины: Монография. М.: Лесная промышленность, 1980. 96 с.

3. Васильев С.Б. Влияние параметров оборудования на процесс сортирования щепы // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2007. № 2. С. 86-89.

4. Васильев С.Б., Колесников Г.Н. Логистичеcкий подход к моделированию фракционирования сыпучих материалов // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Сер. «Естественные и технические науки». 2010. № 4. С. 61–65.

5. Васильев С.Б., Кульбицкий А.В. Исследование работы плоских гирационных сортировок щепы // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2009. Вып. 189. С. 132–140.

6. Васильев С.Б. Исследование закономерностей изменения силы соударений с целью снижения потерь при окорке древесины в барабане / С.Б. Васильев, Г.Н. Колесников, Ю.В. Никонова, М.И. Раковская // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2008. Вып. 185. С. 195-202.

7. Васильев С.Б., Симонова И.В. Влияние параметров дисковой рубительной машины // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2007. № 6. С. 78-82.

8. Васильев С.Б., Симонова И.В. Обоснование формообразующих параметров диска рубительной машины // Известия Санкт-петербургской лесотехнической академии. 2007. Вып. 179. С. 130-135.

9. Газизов А.М. Повышение качества окорки лесоматериалов / А.М. Газизов, И.В. Григорьев, О.М. Гумерова // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2009. №10. С. 132-140.

11. ГОСТ 15815-83. Щепа технологическая. Технические условия. М.: Госстандарт России.

12. Лаутнер Э.М. Основы теории получения технологической щепы и разработка нового поколения дисковых рубильных машин: Автореферат дис. … д-ра техн. наук. СПб: Изд-во СПб. гос. технол. ун-т растит. полимеров. 1995. 52 с.

13. Никишов В.Д., Гомонай М.В. О качестве технологической щепы // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. 2001. № 5. С. 130- 133.

14. Симонова И.В., Васильев С.Б. Теоретическое исследование процесса взаимодействия древесного сырья с рабочим органом дисковой рубительной машины // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Сер. «Естественные и технические науки». 2009. № 5. С. 102-106.

Дата добавления: 2015-04-25