На главную страницу сайта Опыты по химии Химический Юмор. Научный Юмор Опыты по физике    



Форум Химиков - Энтузиастов. Химия и Химики

Эксперименты по Химии - Практическая Химия - Книги по Химии - Физика – Астрономия – Биология – Научный Юмор
Прежде чем отправить свое сообщение - ознакомьтесь с ПРАВИЛАМИ ФОРУМА.
Прежде чем создать новую тему - воспользуйтесь ПОИСКОМ, возможно, аналогичная тема уже есть

All times are UTC [ DST ]




Post new topic Reply to topic  [ 14 posts ] 
Author Message
 Post subject: Фактор нитрующей активности
PostPosted: 15 Dec 2012 17:29 
Offline
Посетитель
Посетитель

Joined: 05 Nov 2012 04:51
Posts: 8
Здравствуйте!
Подскажите, каким образом расcчитать необходимые количества кислот для составления серно-азотных кислотных смесей при известном факторе нитрующей активности (Ф), если одной из кислот является олеум.

Правильно ли производить расчеты на 100%-ную серную кислоту, а затем пересчитывать на эквивалентное количество олеума?

С уважением, TexHuk


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Фактор нитрующей активности
PostPosted: 15 Dec 2012 18:25 
Offline
Участник
Участник

Joined: 15 May 2010 11:46
Posts: 194
Приведите свою методику сульфирования с цЫфрами, иначе не понятно о чем разговор.


Top
 Profile  
 
 Post subject: Re: Фактор нитрующей активности
PostPosted: 15 Dec 2012 19:06 
Offline
Посетитель
Посетитель

Joined: 05 Nov 2012 04:51
Posts: 8
chemlab wrote:
Приведите свою методику сульфирования с цЫфрами, иначе не понятно о чем разговор.


Существует субстрат, дезактивированный по отношению к реакции электрофильного замещения (нитрования), поэтому необходимо использовать смеси, обладающие высокой нитрующей способностью. В связи с этим берем высокий фактор нитрующей активности Ф = 99%. Считаем, что нитруется 1 моль субстрата и вводится 1 нитрогруппа. Избыток азотной кислоты - 100%. Каким образом рассчитать необходимое количество олеума для составления смеси?


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Фактор нитрующей активности
PostPosted: 15 Dec 2012 19:15 
Offline
Посетитель
Посетитель

Joined: 05 Nov 2012 04:51
Posts: 8
Да, при составлении смеси используем концентрированную азотную кислоту - 98,7%-ную.


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Фактор нитрующей активности
PostPosted: 15 Dec 2012 22:16 
Offline
Участник
Участник

Joined: 15 May 2010 11:46
Posts: 194
Надо составить материальный баланс по уравнению реакции, это невозможно сделать без формулы субстрата.


Top
 Profile  
 
 Post subject: Re: Фактор нитрующей активности
PostPosted: 15 Dec 2012 22:32 
Offline
Посетитель
Посетитель

Joined: 05 Nov 2012 04:51
Posts: 8
chemlab wrote:
Надо составить материальный баланс по уравнению реакции, это невозможно сделать без формулы субстрата.


Я же написал, что нитруется один моль субстрата и вступает 1 нитрогруппа, таким образом реакцию можно свести к следующей схеме:

R-H + HNO3 -----> R-NO2 + H2O

Таким образом, на 1 моль субстрата расходуется 1 моль азотной кислоты, и соответственно образуется 1 моль воды. Избыток азотной кислоты 100%.

Т.е. на нитрование должно пойти 63 г азотной кислоты.
С учетом избытка: 63*2 = 126 г
С учетом 98,7%-ной концентрации: 126/0,987 = 127,66 г
С кислотой вносится воды: 127,66-126 = 1,66 г

Исходя из определения фактора нитрующей активности, вся азотная кислота в процессе расходуется на нитрование, давая 1 молекулу воды на одну молекулу азотной кислоты. Из 126 г (2 моль) азотной кислоты, соответственно, образуется воды: 2*18 = 36 г

Таким образом всего в отработанной кислоте будет воды: 1,66 + 36 = 37,66 г

А вот дальше необходимо рассчитать, какое количество олеума нужно добавить к азотной кислоте, чтобы Ф = 99%.


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Фактор нитрующей активности
PostPosted: 16 Dec 2012 02:35 
Offline
Участник
Участник

Joined: 15 May 2010 11:46
Posts: 194
Как Вы считаете Ф?


Top
 Profile  
 
 Post subject: Re: Фактор нитрующей активности
PostPosted: 16 Dec 2012 04:06 
Offline
Посетитель
Посетитель

Joined: 05 Nov 2012 04:51
Posts: 8
chemlab wrote:
Как Вы считаете Ф?


Ф - это фактор нитрующей активности. Физический смысл фактора нитрующей активности - концентрация серной кислоты в отработанной кислоте при условии, что вся азотная кислота была затрачена на нитрование, т.е. превратилась в воду. Таким образом отработанная кислота состоит из серной кислоты, воды, привнесенной с исходными кислотами, и воды, выделившейся в ходе реакции. Следовательно:

Ф = 100*S*CS/(S+H2Oисх.2Oреакц.),

где S - масса серной кислоты,
CS - концентрация серной кислоты, используемой для приготовления смеси.

chemlab, Вы работали с фактором нитрующей активности при расчете кислотных смесей?


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Фактор нитрующей активности
PostPosted: 16 Dec 2012 04:26 
Offline
Участник
Участник

Joined: 15 May 2010 11:46
Posts: 194
TeXHuK wrote:
chemlab, Вы работали с фактором нитрующей активности при расчете кислотных смесей?

Нитровал всякое много, об этом факторе слышал, но не использовал, не было необходимости, т.к. можно было посчитать матбаланс.
По-моему у Вас не точный расчет Ф (исходя из определения), т.к. понятие "концентрация" означает отнесение количества данного компонента к количеству всей смеси (включая продукты).


Top
 Profile  
 
 Post subject: Re: Фактор нитрующей активности
PostPosted: 16 Dec 2012 04:46 
Offline
Посетитель
Посетитель

Joined: 05 Nov 2012 04:51
Posts: 8
chemlab wrote:
Нитровал всякое много, об этом факторе слышал, но не использовал, не было необходимости, т.к. можно было посчитать матбаланс.
По-моему у Вас не точный расчет Ф (исходя из определения), т.к. понятие "концентрация" означает отнесение количества данного компонента к количеству всей смеси (включая продукты).


Здесь ключевым словосочетанием является "концентрация серной кислоты в отработанной кислоте". Это кислота, освобожденная от нитропродукта.

Фактор нитрующей активности применяется в основном в технологических процессах, меньше в лабораторном практикуме, где чаще используется расчет кислотной смеси по составу. Поэтому и написал в раздел "Химия и технология".


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Фактор нитрующей активности
PostPosted: 16 Dec 2012 04:53 
Offline
Участник
Участник

Joined: 15 May 2010 11:46
Posts: 194
TeXHuK wrote:
Здесь ключевым словосочетанием является "концентрация серной кислоты в отработанной кислоте". Это кислота, освобожденная от нитропродукта.

На все 100% освобожденная? Т.е. кроме разбавления водой больше ничего в нее не привнесено? Впервые слышу, чтобы в технологии был выход продукта точно 100,0% :ai:


Top
 Profile  
 
 Post subject: Re: Фактор нитрующей активности
PostPosted: 16 Dec 2012 05:18 
Offline
Посетитель
Посетитель

Joined: 05 Nov 2012 04:51
Posts: 8
chemlab wrote:
TeXHuK wrote:
Здесь ключевым словосочетанием является "концентрация серной кислоты в отработанной кислоте". Это кислота, освобожденная от нитропродукта.

На все 100% освобожденная? Т.е. кроме разбавления водой больше ничего в нее не привнесено? Впервые слышу, чтобы в технологии был выход продукта точно 100,0% :ai:


Почему такая реакция? это же инженерное приближение ;) . Подробнее о факторе нитрующей активности можно почитать в книгах:

1. Горст А.Г., Химия и технология нитросоединений, Оборонгиз, 1940 г. Стр. 84-88
2. Орлова Е.Ю., Химия и технология бризантных взрывчатых веществ, 1973 г., Стр. 140-143

Что-то не клеится у нас дискуссия. :(


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Фактор нитрующей активности
PostPosted: 16 Dec 2012 06:11 
Offline
Модератор
Модератор
User avatar

Joined: 12 Nov 2009 21:01
Posts: 1772
Location: Україна
TeXHuK wrote:
Физический смысл фактора нитрующей активности - концентрация серной кислоты в отработанной кислоте при условии, что вся азотная кислота была затрачена на нитрование, т.е. превратилась в воду. Таким образом отработанная кислота состоит из серной кислоты, воды, привнесенной с исходными кислотами, и воды, выделившейся в ходе реакции.

TeXHuK wrote:
А вот дальше необходимо рассчитать, какое количество олеума нужно добавить к азотной кислоте, чтобы Ф = 99%.

То есть избыточная азотная кислота при расчёте Ф тоже не учитывается?

В таком случае при "условной концентрации" серной кислоты, равной 99%, "условная концентрация" воды составит 1%, или 0,01.
Исходя из того, что 1 моль SO3 связывает 1 моль воды, можно составить систему уравнений:

х/(37,66+у) = 0,01;
w*y/80 = (37,66-x)/18

где
х - остаточная масса воды;
у - масса олеума, необходимого на каждые 2 моля азотки;
w - концентрация олеума (содержание SO3, выраженное в долях единицы), которая должна быть известна.


Top
 Profile  
 
 Post subject: Re: Фактор нитрующей активности
PostPosted: 16 Dec 2012 07:28 
Offline
Посетитель
Посетитель

Joined: 05 Nov 2012 04:51
Posts: 8
Изначально мы не знаем состава смеси. А в итоге, когда мы рассчитали количества кислот, то мы должны проверить, соответствуют ли получившийся состав заданному фактору нитрующей активности.

Расписываем состав смеси:

S - доля 100%-ной серной кислоты в исходной смеси;
N - доля 100%-ной азотной кислоты в исходной смеси;
Wi - доля воды в смеси.

S + N + Wi = 100 => S = 100 - N - Wi

C учетом того, что у нас расходуется вся азотная кислота, давая воду Wr, выражаем ее через азотную кислоту:

Wr = N*18/63

Тогда фактор нитрующей активности будет равен:

Ф = 100*S/((100-N-Wi)+Wi+N*18/63) = 100*S/(100-N*45/63) =100*S/(100-0.714N) = 140*S/(140-N)

Ф = 140*S/(140-N) - формула, применяемая для определения фактора нитрующей активности кислотной смеси заданного состава.


Top
 Profile E-mail  
 
Display posts from previous:  Sort by  
Post new topic Reply to topic  [ 14 posts ] 

All times are UTC [ DST ]


Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 20 guests


You cannot post new topics in this forum
You cannot reply to topics in this forum
You cannot edit your posts in this forum
You cannot delete your posts in this forum
You cannot post attachments in this forum

Search for:
Jump to:  

[Сообщить об ошибке, испорченном вложении, битой ссылке]
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group