Определение частных порядков реакции восстановления перманганата калия этанолом в различных средах

Аннотация

Проведено спектрофотометрическое кинетическое исследование реакции восстановления перманганата калия избытком этанола в кислой, нейтральной и щелочной средах. Реакционные смеси приготовлены из растворов перманганата калия различных концентраций (0,0004, 0,001 и 0,002 М) и растворов серной кислоты (1, 3 и 10 %), воды или растворов гидроксида натрия (0,01, 0,04 и 0,1 М). Кинетические кривые записаны с использованием спектрофотометра при длине волны 525 (в кислой среде), 400 (в нейтральной среде) и 605 нм (в щелочной среде). Начальные скорости реакций определены по угловым коэффициентам начальных линейных участков кинетических кривых. С помощью дифференциального метода Вант-Гоффа найдены частные порядки реакции. Показано, что в кислой среде частный порядок реакции по перманганату калия близок к 1,5, а по ионам водорода --- к 0,6. В нейтральной и щелочной средах реакция протекает с первым частным порядком по перманганату калия, а частный порядок реакции по гидроксидионам в щелочной среде близок к 0,8. Показано также, что эффективные константы скорости реакции в кислой и щелочной средах гораздо выше, чем в нейтральной среде

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Николайчук П.А. Определение частных порядков реакции восстановления перманганата калия этанолом в различных средах. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2023, № 3 (108), с. 118--130. DOI: https://doi.org/10.18698/1812-3368-2023-3-118-130

Литература

[1] Banerji K.K., Nath P. Kinetics of the oxidation of benzyl alcohol by acid permanganate. Bull. Chem. Soc. Jpn., 1969, vol. 42, iss. 7, pp. 2038--2040. DOI: https://doi.org/10.1246/bcsj.42.2038

[2] Mahmoodlu M.G., Hartog N., Hassanizadeh S.M., et al. Oxidation of volatile organic vapours in air by solid potassium permanganate. Chemosphere, 2013, vol. 91, iss. 11, pp. 1534--1538. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2012.12.035

[3] Mahmoodlu M.G., Hassanizadeh S.M., Hartog N. Evaluation of the kinetic oxidation of aqueous volatile organic compounds by permanganate. Sci. Total Environ., 2014, vol. 485-486, pp. 755--763. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2013.11.066

[4] Montalvo S.I., Ingle Jr J.D. Chemiluminescence during the oxidation of alcohols by permanganate: application to the determination of ethanol in gin. Talanta, 1993, vol. 40, iss. 2, pp. 167--172. DOI: https://doi.org/10.1016/0039-9140(93)80317-K

[5] Sen P.K., Samaddar P.R., Das K. Reductivity of methanol and ethanol towards permanganate in absence and presence of Tween-20 in perchloric acid medium. Mechanism of the oxidation processes. Transition Met. Chem., 2005, vol. 30, no. 3, pp. 261--267. DOI: https://doi.org/10.1007/s11243-004-6965-4

[6] Sen Gupta K.K., Adhikari M., Gupta S.S. Kinetics of oxidation of ethanol by potassium permanganate in perchloric acid medium. React. Kinet. Catal. Lett., 1989, vol. 38, no. 2, pp. 313--318. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02062124

[7] Barter R.M., Littler J.S. Hydride ion transfer in oxidations of alcohols and ethers. J. Chem. Soc. B, 1967, pp. 205--210. DOI: https://doi.org/10.1039/J29670000205

[8] den Boef G., van der Beek H.J., Braaf T. Absorption spectra in the visible and UV region of potassium permanganate and potassium manganate in solution and their application to the analysis of mixtures of these compounds. Recl. Trav. Chim. Pays-Bas., 1958, vol. 77, no. 11, pp. 1064--1070. DOI: https://doi.org/10.1002/recl.19580771110

[9] Li W., Cui X., Zeng R., et al. Performance modulation of α-MnO₂ nanowires by crystal facet engineering. Sci. Rep., 2015, vol. 5, art. 8987. DOI: https://doi.org/10.1038/srep08987

[10] Heckner K.-H., Landsberg R. Zur Kinetik des Sauerstoffaustauschs der Oxyanionen des Mangans mit dem Wasser --- I: Die Kinetik des Sauerstoffauschs zwischen Permanganat und Wasser. J. Inorg. Nucl. Chem., 1967, vol. 29, iss. 2, pp. 413--422 (in German). DOI: https://doi.org/10.1016/0022-1902(67)80045-9

[11] Lee M.S. Analysis of oxidation-reduction equilibria in aqueous solution through Frost diagram. J.KIRR, 2017, vol. 26, no. 4, pp. 3--8 (in Korean). DOI: https://doi.org/10.7844/kirr.2017.26.4.3

[12] Webster A.H., Halpern J. Kinetics of the reduction of permanganate in aqueous solution by molecular hydrogen. Trans. Faraday Soc., 1957, vol. 53, pp. 51--60. DOI: https://doi.org/10.1039/TF9575300051

[13] Noda L.K., Ribeiro M.C.C., Gonçalves N.S., et al. Electronic transitions of the manganate(V) ion in aqueous solution: a resonance Raman study. J. Raman Spectrosc., 1999, vol. 30, iss. 8, pp. 697--704. DOI: https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-4555(199908)30:8<697::AID-JRS435>3.0. CO;2-U

[14] Diebler H., Sutin N. The kinetics of some oxidation-reduction reactions involving Manganese (III). J. Phys. Chem., 1964, vol. 68, iss. 1, pp. 174--180. DOI: https://doi.org/10.1021/j100783a029

[15] Baes Jr C.F., Mesmer R.E. The hydrolysis of cations. Wiley, 1976.

[16] Royer D.J. Evidence for the existence of the permanganyl ion in sulphuric acid solutions of potassium permanganate. J. Inorg. Nucl. Chem., 1961, vol. 17, iss. 1-2, pp. 159--167. DOI: https://doi.org/10.1016/0022-1902(61)80202-9

[17] Lobachev V.L., Rudakov E.S., Zaichuk E.V. Kinetics, kinetic isotope effects, and substrate selectivity of alkylbenzene oxidation in aqueous permanganate solutions. VI. Reaction with MNO⁺₃ Kinet. Catal., 1997, vol. 38, no. 6, pp. 754--761.

[18] Heckner K.-H., Landsberg R. Zur Kinetik des Sauerstoffaustauschs der Oxyanionen des Mangans mit dem Wasser --- II: Die Kinetik des Sauerstoffauschs zwischen Manganat (VI) und Wasser. J. Inorg. Nucl. Chem., 1967, vol. 29, iss. 2, pp. 423--430 (in German). DOI: https://doi.org/10.1016/0022-1902(67)80046-0