苯共振能的测定选读.docxVIP

苯共振能的测定 丁月蓉1? 通讯作者：（学号）201311104122 收稿日期：2015/9/6 ， 杨树2 （1昆明理工大学理学院，云南昆明，650500； 2 昆明理工大学化学工程学院，云南昆明，650500） 摘要：利用氧弹热量计测定苯的共振能是通过测定苯、环己烯、环己烷这三种物质的燃烧热间接测定，再利用燃烧热数据运用差值法估算得到苯的共振能为484kJ·mol-1。说明苯分子共轭后稳定性增强，但是数据由于未平行测定导致和文献参考值出入很大，没有参考价值。 关键词：苯　环己烯　共振能　燃烧热 引言 杂化体的能量总是低于各极限结构，常用共振能的概念来表示该降低值。它被定义为杂化体能量低于最稳定极限结构能量的数值，常与另一个概念离域能混用。电子的离域降低了轨道能，增加了分子的稳定性，常会造成分子的芳香性，如苯。共振能随着极限结构数的增多而增大，尤其是存在等价极限结构时（能量相等）。苯分子是一个典型的共轭分子，其P电子轨道相互平行重叠，形成离域的大π键。共振能E（或称稳定化能）可以用来衡量一种共轭分子的稳定性。通过测定燃烧热这一经典的热化学实验，能将热力学数据比较直接的与一定的结构化学概念联系起来，有利于开阔我们的思路[1]。 1实验部分 1.1常用的实验药品及仪器： 环己醇、浓硫酸、浓磷酸、对甲基苯磺酸、食盐、无水氯化钙、5％碳酸钠水溶液。氧弹量热计， 压片机， 数字贝克曼温度计， 分析天平、苯、 环己烯、 环己烷、 苯甲酸 、 药用胶囊、镍铬合金丝、量杯、SWC-ⅡD数字温差仪。 1.2实验原理 1.2.1环己烯的合成： 烯烃是重要的有机化工原料。工业上主要通过石油裂解的方法制备烯烃，有时也利用醇在氧化铝等催化剂存在下，进行高温催化脱水来制取,实验室里则主要用浓硫酸，浓磷酸做催化剂使醇脱水或卤代烃在醇钠作用下脱卤化氢来制备烯烃。根据文献的查阅，现在的超强固体酸，和在油浴的条件的方法正在大力推广，但是由于实验室条件有限，所以还是采用了较为成熟传统的方式。本实验就采用浓磷酸做催化剂使环己醇脱水制备环已烯。通过几种催化剂的产量对比（包含了浓硫酸，浓磷酸，对甲苯磺酸钠，三氯化锌），最终选择了产率相对较高也比较熟悉的浓磷酸作为催化剂制取苯甲酸钠。折光率是由于在测定的时候，数显的折光率测试仪没有调试好，所以在摸索条件的时候得到了不可靠的数据，所以选择催化剂的时候，选用的是以前有机实验课上用过的浓磷酸。 1.2.2燃烧热的测定 苯、环己烯、环己烷三种分子都含有碳六环，环己烯和环己烷的燃烧热△H的差值△E与环己烯上的孤立双键有关即 ∣△E∣＝∣△H环己烷∣－∣△H环己烯∣ （1） 如将环己烷与苯经典定域结构相比较，两者燃烧热的差值应等于3△E，事实上 ∣△H环己烷∣－∣△H苯∣＞3△E （2） 显然，这是因为共轭结构导致苯分子能量降低，其差值即为苯的共振能： ∣△H环己烷∣－∣△H苯∣－3△E＝E （3） 整理三式并把△H＝Qp＝Qv＋nRT带入可得苯的共振能与恒容燃烧热的关系式 E＝3∣Qv,环己烯∣－2∣Qv,环己烷∣－∣Qv,苯∣[2] 1.3 试验方法 1.3.1环己烯的合成[5-6] 1）向50ml干燥的圆底烧瓶中加入环己醇20.8ml，浓磷酸8ml和几粒沸石，充分震荡摇匀，搭好分馏装置。 2）用电炉加热混合物至沸腾，控制温度不超过90摄氏度，当烧瓶内出现阵阵白雾即可停止加热。 3）将馏出液用1g食盐饱和，然后用2~4ml5%的碳酸钠中和微量的酸，并进行分液。 4）将上层有机相倒入干燥的锥形瓶中，加入适量的无水氯化钙干燥。静置15分钟，进行蒸馏。 1.3.2测定弹式量热计的热容 测定弹式量热计的热容 称取0.9 g 左右的苯甲酸，在已擦干净的压片机上压片，用实验所用的镍铬合金丝为点火丝，装成“成ｖ”字形，附着在压片机上压片。并在分析天平上精确称重后置于量热计燃烧匙中，使合金丝接在点火电极上。然后小心装进氧弹里， 氧弹充入高压氧气，将氧弹置于量热计中，加入3000 ml 水，接通电源, 按量热计的操步骤测定水的温度升高值, 待温度基本稳定后用SWC-ⅡD数字温差仪每隔30s记录一组数据，点火前后各记录五分钟。 1.3.3胶囊燃烧热的测定 由于单个胶囊的燃烧热数值太小，可用镊子将其挤扁再折叠压片称量，一般用13个胶囊燃烧，使用同样的镍铬合金丝作为点火丝，刚好能使水温升高一定的温度。可以得出胶囊的燃烧热，最后量取剩余点火丝的长度。 1.3.4测定试样的燃烧热[3] （1）选取3个密封良好的药用胶囊，在天平上称其质量，打开