Билет 7

1. Термодинамика реакции алкилирования изобутана изобутиленом.

В промышленной органической химии для получения разветвленных углеводородов наиболее широко используют взаимодействие изобутилена (2-метилпропена) с изобутаном (2-метилпропаном). Эта реакция приводит к получению изооктана (2,2,4-триметилпентана). Указанное превращение проводят в присутствии кислот Бренстеда-Лаури. Формально реакция может быть описана уравнением:

Термодинамическое рассмотрение реакций позволяет определить области температур, при которых равновесие превращения сдвинуто в сторону продуктов. Логика этого подхода была уже рассмотрена выше.

В таблице 8 приведены величины изменений свободных энергий Гиббса в ходе реакции, константы равновесия, а также величины энтальпий превращения.

Таблица 8. Изменения свободных энергий Гиббса (∆G, ккал/моль), энтальпии реакции (∆Н, ккал/моль) и константы равновесия (К_р) при разных температурах для реакции изобутилена с изобутаном с образованием изооктана

Т,0К	∆G	∆H	Кр
298	-5,62	-17,38	13183
400	-1,62	-17,29	7,6
500	2,3	-17,17	0,10

Из приведенных в таблице 8 данных видно, что равновесие реакции смещается в сторону изооктана при пониженных температурах. Поэтому алкилирование изобутилена изобутаном обычно проводят при 5÷7⁰С. Процесс алкилирования сопровождается значительным выделением тепла. Это экзотермический процесс. Поэтому в ходе осуществления процесса для поддержания требуемой температуры необходимо охлаждение реакционной массы.

2. Желтые окислы молибдена (MoO₃) восстанавливаются при высоких температурах (600-700⁰С) молекулярным водородом с образованием окрашенных в сине-фиолетовый цвет соединений низшей валентности, например:

2МоO₃ + H₂ → 2 МоO₂OH ,

2 МоO₂OH + H₂ → 2 МоO(OH)₂ .

Необходимость высоких температур в этой реакции обусловлена тем, что восстановление осуществляется не молекулярным водородом, а атомарным.

Распад же молекулярного водорода на атомарный в сколь-нибудь заметной степени возможен только при высоких температурах.

Изменение окраски МоO₃ в присутствии Al₂O₃ и Pt/ Al₂O₃ при комнатной температуре в атмосфере водорода [13]

Смесь	МоO3, % объем.	Al2O3, % объем.	Pt/ Al2O3, % объем.	Начальная окраска	Время выдержки	Конечная окраска
A	100	0	0	Желтая	300 мин.	Желтая
B	50	50	0	Желтая	300 мин.	Желтая
C	50	0	50	Желтая	1 мин.	Синяя

Как видно из данных таблицы, МоO₃, и его смесь с Al₂O₃, в атмосфере водорода продолжительное время остаются неизменными (смеси А и В). Однако композиция МоO₃ и Pt/ Al₂O₃ (смесь С) быстро приобретает синюю окраску. Эти данные указывают на то, что в присутствии системы Pt/ Al₂O₃ молекулярный водород диссоциирует на атомарный:

Н₂ 2Н .

В работе [13] отмечается, что синяя окраска смеси С (таблица 19) при 50⁰С появляется в атмосфере водорода практически моментально.