ביצוע תגובות מתחת לטמפרטורת החדר

Overview

מקור: המעבדה של ד"ר דנה לאשלי - מכללת ויליאם ומרי

הדגמה: מאט סמית'

כאשר קשרים חדשים נוצרים במהלך תגובה כימית, זה דורש כי המינים המעורבים (אטומים או מולקולות) לבוא בסמיכות רבה ולהתנגש זה בזה. ההתנגשויות בין מינים אלה תכופות ויעילות יותר ככל שהמהירות שבה מולקולות אלה נעות גבוהה יותר. כלל אצבע נפוץ, אשר שורשיו במשוואת ארניוס1, קובע כי העלאת הטמפרטורה על ידי 10 K יהיה בערך להכפיל את קצב התגובה, והעלאת הטמפרטורה על ידי 20 K יהיה פי ארבעה את הקצב:

(1) Equation 1

משוואה (1) נמצאת לעתים קרובות בצורתה הלוגריתמית:

(2) Equation 2

כאשר k הוא קצב התגובה הכימית, A הוא גורם התדר (הקשור לתדירות של התנגשויות מולקולריות), Ea הוא אנרגיית ההפעלה הנדרשת לתגובה, R הוא קבוע הגז האידיאלי, ו- T היא הטמפרטורה שבה התגובה מתרחשת.

לפיכך, טמפרטורה גבוהה יותר פירושה שהתגובה הושלמה הרבה יותר מהר. עם זאת, במקרים מסוימים רצוי לבצע תגובות בטמפרטורות נמוכות, למרות ההשפעה ההורדתית על קצב התגובה. כמה תרחישים בהקשר זה מפורטים בהמשך.

כאשר כדאי להפעיל תגובה מתחת לטמפרטורת החדר, כימאים משתמשים באמבטיות קירור כדי לשמור על טמפרטורה מסוימת או טווח טמפרטורה מסוים. התגובות מקוררות לטמפרטורה הרצויה על ידי הצבת בקבוק התגובה בתוך אמבט קירור מתאים. הריאגנטים בתגובה לעולם לא באים במגע ישיר עם הכימיקלים באמבט הקירור. אמבט הקירור עשוי להיות מורכב מרכיב קריוגני יחיד (קירור) (כגון קרח, קרח יבש או חנקן נוזלי) או עשוי להיות תערובת של הרכיב הקריוגני עם ממס מסוים ו / או מלח תוסף. מטרת הממס היא להעביר ביעילות את הטמפרטורה של חומר הקירור לבקבוקון התגובה, ומטרת התוסף היא להוריד (או לדכא) את נקודת ההקפאה של התערובת. (שים לב כי ייתכן שחום יהיה גם ממס וגם תוסף.)

Procedure

הגדרת אמבט קירור

להפעלה כללית, הכינו את אמבט הקירור המועדף כמתואר להלן והטביעו את בקבוקון התגובה באמבטיה(איור 1). אל תמלאו את כלי האמבטיה עד הסוף, אבל תשאירו מספיק מקום כדי לאפשר טבילה של בקבוקון התגובה.

הערה: אם התגובה רגישה ללחות, היזהר מאוד בעת הוספת ריאגנטים לבקבוקון או לכל חלק אחר של המנגנון (למשל משפך נשירה). אם נוצר פתח בזמן כלי הזכוכית שקועים באמבט הקירור, אז אוויר טמפרטורת החדר זורם במהירות פנימה ונושא לחות פנימה.<

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Application and Summary

מתי כדאי להריץ תגובה בטמפרטורה נמוכה?

על מנת לענות על שאלה זו הבה נחקור ארבעה יישומים שונים:

יישום 1. לפעמים התגובות נמרצות מדי ואקסותרמיות ויש לקרר את תערובת התגובה כדי למנוע שפיכה והצטברות לחץ עקב התפתחות הגז. תגובה אקסותרמית מאוד יכולה גם להיות סכ...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

References
  1. Gordon, A. J., Ford, R. A. The Chemist's Companion - A Handbook of Practical Data, Techniques, and References. Chapter 11 (1973) ISBN: 978-0-471-31590-2.
  2. Rondeau, R. E. Slush baths. J. Chem. Eng. Data. 11, 124 (1966)
Tags
Reactions Below Room TemperatureCooling BathCryogenic ComponentsTemperature RangeChemical ReactionCollision Of SpeciesInternal EnergyReaction RateSafety HazardEconomic Benefit

Skip to...

0:00

Overview

0:55

Principles of Reactions Below Room Temperature

2:20

Ice-Water Baths

3:42

Dry-Ice Baths

5:16

Liquid Nitrogen Baths

6:39

Applications

8:47

Summary

Videos from this collection:

article

Now Playing

ביצוע תגובות מתחת לטמפרטורת החדר

Organic Chemistry

70.0K Views

article

מבוא קטליזה

Organic Chemistry

33.9K Views

article

הרכבה של מערכת ריפלוקס לתגובות כימיות מחוממות

Organic Chemistry

164.2K Views

article

העברת קווי שלנק של ממיסים

Organic Chemistry

41.3K Views

article

דיית נוזלים עם רכיבה על אופניים להפשרת משאבת הקפאה

Organic Chemistry

55.7K Views

article

הכנת ריאגנטים וציוד נטולי מים

Organic Chemistry

78.7K Views

article

טיהור תרכובות על ידי תיקון

Organic Chemistry

697.9K Views

article

הפרדת תערובות באמצעות משקעים

Organic Chemistry

156.3K Views

article

מיצוי נוזלי מוצק

Organic Chemistry

235.6K Views

article

אידוי סיבובי להסרת ממס

Organic Chemistry

211.0K Views

article

זיקוק שברים

Organic Chemistry

328.6K Views

article

גידול גבישים לניתוח עקיפה של קרני רנטגן

Organic Chemistry

32.2K Views

article

Performing 1D Thin Layer Chromatography

Organic Chemistry

286.9K Views

article

כרומטוגרפיה של עמודה

Organic Chemistry

356.2K Views

article

ספקטרוסקופיית תהודה מגנטית גרעינית (NMR)

Organic Chemistry

245.6K Views

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved