Розділ 2 Вихідні речовини і методики проведення експериментальних досЛіджень
2.1. Фізико-хімічні характеристики реактивів
Під час дослідження електрохімічної поведінки ванадієвого та мідного
електродів, та процесів окиснення аніліну, синтезу ксерогелю ванадій (V)
пентаоксиду, а також одержання на його основі композитів аніліну та
співполімерів аніліну із ізомерами нітроаніліну використовували наступні
речовини та матеріали.
Акрилонітрил – очищали від інгібітора багатократною промивкою 10% водним
розчином натрій гідроксиду, промивали водою до нейтральної реакції, сушили
безводним кальцій хлоридом протягом доби і переганяли під атмосферним тиском.
Збирали фракцію з температурою кипіння 76-78°С. Показник заломлення перегнаного
продукту становив 1,3890. Основні фізичні показники приведені в таблиці 2.1.
Таблиця 2.1
Фізичні властивості акрилонітрилу
Речовина
Mм
Колір, агр. стан
nD20
Tзам, °С
Tкип,°С
r22,
г/мл
Акрилонітрил
53,06
безбарвна рідина
1,3911
-83
78-79
0,806
Метилакрилат – очищали від інгібітора багатократною промивкою 10% водним
розчином натрій карбонату, промивали водою до нейтральної реакції, сушили
безводним кальцій хлоридом протягом доби і переганяли в інертній атмосфері.
Показник заломлення перегнаного продукту становив 1,3996. Основні фізичні
показники приведені в таблиці 2.2.
Таблиця 2.2
Фізичні властивості метилакрилату
Речовина
Mм
Колір, агр. стан
nD20
Tзам, °С
Tкип,°С
r22,
г/мл
Метилакрилат
86,09
безбарвна рідина
1,3984
80,5
0,953
Літій металічний – використовували виробництва Aldrich Chemical Company, Inc
без додаткової очистки.
Літій перхлорат – одержували взаємодією літію гідроксиду (марки “ч”) із НClO4.
Одержаний продукт, після перекристалізації та нагрівання до температури 250 °С
для усунення кристалізаційної води, сушили у вакуумі при 200 °С. Основні
фізичні показники приведені у таблиці 2.3.
Таблиця 2.3
Фізичні властивості перхлорату літію
Речовина
Mм
Колір, агр. стан
Tпл, °С
Tкип, °С
Розч. у воді,
г/100 г H2O
LiClO4
106,4
Безбарвні кристали,
розпливаються на повітрі
236
Розклається
при
400 °С
51,2
Анілін C6H5NH2, молекулярна маса 93,124 – світло-жовта рідина без запаху.
Тпл = 184,4 °С; Ткип = 275 °С; = 1,0268.
Мета-нітроанілін m-O2NC6H5NH2, молекулярна маса 138,13 – жовта порошкоподібна
речовина.
Тпл = 114 °С; Ткип = 285 °С; = 1,430.
Орто-нітроанілін o-O2NC6H5NH2, молекулярна маса 138,13 – темно-оранжева
порошкоподібна речовина.
Тпл = 71,5 ° С; Ткип =260 °С; = 1,442.
Пара-нітроанілін p-O2NC6H5NH2, молекулярна маса 138,13 – жовта речовина у
вигляді кристаликів.
Тпл = 260 °С; Ткип = 148 °С; = 1,550.
Пентаоксид ванадію V2O5 – червоні чи червоно-жовті кристали, проста ромбічна
решітка, a = 4,36 Е, b = 11,48 Е, c = 3,55 Е.
Сульфатна кислота – марки “хч”, використовувалась без подальшого очищення.
KBr – марки “ОСЧ”, використовувався без подальшого очищення.
Нітратна кислота – марки “хч”, використовувалась без подальшого очищення.
Ванадій металічний – виробництва “Aldrich Chemical Company”, чистота 99,7%.
Етиленгліколь – марки “хч”, використовувався без подальшого очищення.
NaVO3ЧH2O – марки “чда”, використовувався без подальшого очищення.
VOSO4ЧH2O – виробництва “BDH”, “чда”, використовувався без подальшого очищення.
Сажа ацетиленова ТА-60 – перед використанням сушили у вакуумній шафі при 120°С
протягом двох діб.
Аргон – технічний продукт, висушували пропусканням через концентровану сірчану
кислоту.
2.2. Методики проведення експериментальних досліджень
2.2.1. Дилатометричні дослідження.
Існує декілька методів дослідження конверсії мономеру в полімер.
Дилатометричний метод [112]: полімеризацію в масі проводять в дилатометрі, що
складається з ампули, до якої приєднана на шліфі градуйована піпетка з ціною
поділки 0,02 мл. Така конструкція дилатометра дає змогу проводити з достатньою
точністю відліки зміни об’єму полімеризаційної суміші. Реакційну суміш очищають
від кисню повітря багатократним переморожуванням у вакуумі. Дилатометр
поміщають у термостат в якому температура підтримується з точністю ±0,1, і
проводять відліки зменшення об’єму реакційної суміші в часі. Після перетворення
мономеру в полімер на 10-15 % дилатометр виймають і швидко охолоджують. Полімер
осаджують і сушать у вакуумі при 25°С. Дослідні дані зводять у загальну таблицю
і обчислюють зміну об’єму за певний проміжок часу.
Ступінь конверсії мономера визначають за формулою:
(2.1)
де ДV- зміна об’єму розчину за певні проміжки часу; А - маса мономера, dm, dn -
густина мономера та полімера, S – ступінь конверсії мономера. Підставляючи
різні значення ДV, розраховують відповідну глибину полімеризації.
Відносна швидкість полімеризації мономерних сумішей може бути оцінена як
тангенс кута нахилу в координатах ДV/V - t, де V – об’єм мономерної суміші, ДV
– зміна об’єму реакційної суміші, t – час полімеризації.
2.2.2. Циклічна вольтамперометрія
Метод циклічної вольтамперометрії дозволяє при накладанні на робочий електрод
певного потенціалу в анодному напрямку спостерігати піки струмів, які
відповідають окисненню електроактивної речовини. Змінюючи напрямок розгортки
потенціалу на катодний можна спостерігати піки, які відповідають відновленню
проміжних продуктів, які утворилися при первинному накладанні потенціалу.
Струм при потенціалі піка описується рівнянням:
Ip=kn2/3AD1/2CV1/2, (2.2)
де Ір - струм піка (А); А -площа електрода (см2); V - швидкість розгортки
потенціалу (В/с); k - константа Рендла-Шевчика; С - об’ємна концентрація
речовини (моль/л), D – коефіцієнт дифузії (см2/с); n – число електронів, які
приймають участь у процесах окиснення чи відновлення.
Або:
Ip/V1/2C=kў, (2.3.)
де kў - константа, яка включ
- Київ+380960830922