химический каталог




Применение изотопов в химии и химической промышленности

Автор Ю.Я.Фиалков

p>° NOR ~*'Н ° \OR +R°*Ri; (9Л1)

OR 0*Н

°2K0Rт;Ri°*н^°*s\or +R0Rl* (9,I2)

Применение для реакции спирта,- меченного тяжелым кислородом, показало, что реакция идет по механизму (9. И).

С помощью тяжелого кислорода был установлен механизм весьма важной в практическом отношении реакции щелочного плавления арилсульфокислот, являющейся основным методом промышленного получения фенолов. Если провести реакцию с едким натром, меченным О18, можно установить, что вся изотопная метка переходит в кислород фенолята. Это позволяет предположить следующий механизм:

5D,Na

Nao* sq,m

Ал

' Т\. NaOH

н

+ №3S03 + tt1p

Индикация тяжелым кислородом позволила подробно исследовать механизм реакций образования сложных эфи-ров при взаимодействии ангидридов карбоновых кислот со спиртами. Как в большинстве описанных выше случаев, возможны два механизма этого процесса:

[RtC\?; + -iHOrRi-^RCOOR! + RCOO*H; О

R—С'

О

R—CX) !

;

. Исследование этой реакции на примере системы уксусный ангидрид — этанол указало на справедливость второй из приведенных схем.

Окислительно - восстановительные реакции. В химической литературе описано много реакций окисления-восстановления, механизм которых был изучен с помощью метода меченых атомов.

При окислении формальдегида перекисью водорода <в щелочной среде) 2НСОН + Н202 = 2НСООН + Н2 выделяющийся водород может происходить либо из перекиси водорода, либо из формальдегида, либо из окислителя и восстановителя одновременно. Проведение реакции с D202 доказало, что выделяющийся водород имеет нормальный изотопный состав и, таким образом, полностью происходит из формальдегида.

Переход атомов кислорода в реакциях окисления-восстановления во многих случаях изучался с помощью индикации О18.

Так, реакция образования органической перекиси при окислении спирта перекисью водорода может идти по двум механизмам, выбор между которыми, может быть сделан, если проводить реакцию со спиртом, меченным О18:

R_;6*H"+ Н;— О—ОН -> R—О—ОН — Н20*;

R—О*—IH + НО,—ОН -> R—О*—ОН + Н20.

Поскольку тяжелый кислород после реакции полностью переходит в воду, справедливой оказывается первая схема.

В реакциях окисления неорганических соединений в водных растворах было установлено, что происходит непосредственный, без участия воды, переход кислорода. Например, при окислении сульфита с помощью MnOj8 весь

тяжелый кислород переходит в SOj^, не разбавляясь кислородом воды.

Судьба отдельных частей молекулы органического соединения при реакции окисления может быть прослежена с помощью радиоуглерода.

Так, окисление пропилена, меченного С14 в положении /, позволило установить, что основное направление реакции связано с окислением концевой группы СНа =я

СН3-СН = С*Н2 СН3СООН + С*0,.

При окислении пропилена наблюдается побочный процесс образования щавелевой кислоты, который протекает по следующей схеме:

СН3—СН = С*Н2^^->СОа + НООС + С*ООН.

Соотношение активностей, определенных в СОа и щавелевой кислоте, позволило точно определить выход продуктов каждой из. реакций.

Применение радиоуглерода позволило установить, что окисление пропионовой кислоты идет по двум механизмам:

СН3—СН2—С*ООН-*С02 + НООС — С*ООН

^НООС —СООН + СЮ2.

Вклад каждого из этих механизмов зависит от щелочности среды.

Б.иохймические процессы. Метод меченых атомов чрезвычайно широко применяется для изучения последовательности и механизмов многих биохимических процессов, протекающих как в живом организме, так и в изолированных тканях и клетках.

Так, одна из основных химических реакций живой природы, фотосинтез 6C02H-6H20->CeH12Oe-h 602—112 469 кДж, была подробно изучена с помощью тяжелого кислорода и радиоуглерода; роль промежуточных соединений, образующихся в организме в процессе протекания реакции фотосинтеза, изучалась с помощью радиофосфора.

Исследование позволило установить, что выделяющийся в результате фотосинтеза кислород происходит полностью из воды, а не из С02. Поскольку в тех случаях, когда реакция фотосинтеза проходит с участием Си02, радиоактивным становится хлорофилл, можно утверждать, что хлорофилл является не только аккумулятором энергии процесса фотосинтеза, но и принимает непосредственное участие в этом процессе.

Меченые атомы позволили установить характер и природу многих протекающих в живом организме обменных процессов, рассмотрение которых находится вне круга проблем этой книги.

Изотопно-кинетический метод исследования механизмов химических реакций. Изотопно-кинетический метод, идея, обоснование и разработка которого принадлежат советскому ученому М. Б. Нейману, позволяет определять природу и относительную концентрацию промежуточных соединений, образующихся при реакции, а также кинетические характеристики основной и промежуточной реакций.

Рассмотрим идею метода на примере изучения механизма и кинетических особенностей реакции окисления метана. Основными продуктами окисления метана являются формальдегид и окись углерода. Образование двух продукт

страница 56
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

Скачать книгу "Применение изотопов в химии и химической промышленности" (1.75Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
металлочерепица quarzit 35
Canon P-215II
кормухина концерт 2017
микроавтобус 20 мест

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(20.08.2017)