Spektrofotometrické studium polykondenzace resorcinolu a formaldehydu

Marek SOLNÝ

Bachelor's thesis

Spectrophotometric study of polycondensation of resorcinol and formaldehyde

Abstract:

Kondenzační směs pro výrobu uhlíkatých aerogelů byla připravována z resorcinolu a formaldehydu v molárním poměru R/F = 3:4. Jako katalyzátor této reakce byla použita 3,6% HCl. Byly stanoveny 3 cíle práce: vytvoření metodiky měření, popsání kinetiky reakce a sledování tepelného zabarvení reakce. Bylo pracováno se třemi směsmi výchozích látek ? 100%, 75% a 50% směsí R+F+C+H2O. Pomocí spektrofotometru byla měřena absorpční spektra směsi, absorbance a celková i průběžná rychlost reakce. Celková a průběžná změna teploty reakce byla měřeny infračerveným bezkontaktním teploměrem. Dále byla sledována celková doba reakce. Byla popsána kinetika reakce jednotlivých směsí (100 %, 75 % a 50 % směs R+F+C+H2O), byla popsána závislost absorbance a rychlosti reakce na čase a celková doba reakce, přičemž bylo zjištěno, že kinetika reakcí jednotlivých směsí se od sebe značně liší. Vznik produktů byl zaznamenán nejdříve pro 100 % směs (13 min), poté pro 75 % směs (33 min) a nejpomaleji pro 50 % směs (94 minut). Bylo sledováno tepelné zabarvení reakce R+F+C+H2O jednotlivých směsí - byla popsána závislost teploty reakce na čase a celková změna teploty reakce. Reakce jsou exotermní , přičemž největší nárůst teploty o 10 °C byl zaznamenán pro 100 % směs. Teplota 75 % směsi během reakce vzrostla o 4 °C a pro 50 % směs bylo zjištěno, že teplota se během reakce nemění. Hlavním přínosem práce je důkaz, že reakce 75 % a 50 % směsi R+F+C+H2O je chemickou reakcí 2. řádu, při níž dochází ke vzniku meziproduktů, přičemž jejich absorpční spektrum se překrývá s absorpčním spektrem produktů. Pro 100 % směs bylo dokázáno, že během reakce meziprodukty nevznikají, přičemž výsledky zkoumání této směsi naznačují, že reakce 100 % směsi výchozích látek je reakcí pseudoprvního řádu.

Abstract:

A condensing mixture for producing carbon aerogels was prepared from resorcinol and formaldehyde in the molar ratio R / F = 3:4. As a catalyst for this reaction was used 3.6% of HCl. Three mixtures - 100 %, 75 % and 50 % mixture of reactants R+F+HCl+H2O were studied. Absorption spectra, absorbance and total and continuous reaction speed of mixtures were measured using a spectrophotometer. Continuous and the total temperature change of mixture was measured using a non-contact infrared thermometer. Also was measured total time of reaction. Kinetics of reaction of 100 %, 75 % and 50 % mixture was described - dependence of absorbance and of speed of reaction on time and total reaction time was described and was found that the reaction kinetics of mixtures varies considerably. Formation of products was at first detected for a 100 % mixture (13 min), then for a 75 % mixture (33 min) and the slowest formation of products was detected for 50 % mixture of reactants (94 min). Thermal changes during the reaction of R+F+HCl+H2O were monitored for all mixtures. A total change of temperature and a dependence of temperature of reaction on time was described. The reaction is exothermic, the largest temperature increase was recorded for 100 % mixture: 10°C, for 75 % mixture it was 4°C and for the 50 % mixture was found that the temperature does not change during the reaction. The main contribution of this work is an evidence of that the reaction of 75 % and 50 % mixture of R+F+HCl+H2O is a chemical reaction of a second order, during which intermediate products are formed and that absorption spectrum of intermediate products is overlapped with the absorption spectrum of products. About 100 % mixture was found that during the reaction do not form any intermediate products and results of the research of this mixture indicate that the reaction of the 100 % mixture is a chemical reaction of pseudo-first order.

Keywords

uhlíkatý aerogel, spektrofotometr, polykondenzace

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 4. 2013

Accessible from:: 22. 4. 2013

Thesis defence

• Supervisor: Doc. RNDr. Jiří Kalina, Ph.D.

University of Ostrava

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Chemistry / Chemistry