Кинетика и катализ, 2021, T. 62, № 5, стр. 518-526

Катализ окисления сульфита ионами марганца(II). О кинетике реакции в избытке ионов металла

А. Н. Ермаков a*

a Институт энергетических проблем химической физики им. В.Л. Тальрозе Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН
119334 Москва, Ленинский просп., 38, корп. 2, Россия

* E-mail: polclouds@yandex.ru

Поступила в редакцию 23.02.2021
После доработки 26.05.2021
Принята к публикации 02.06.2021

Аннотация

В представленной работе приводится сводка данных о кинетике кислородного окисления сульфита при рН 2–4, температуре близкой комнатной и в присутствии солей марганца(II). По результатам их рассмотрения сообщается о выявленных противоречиях и ошибках квалификации частных порядков этой реакции в условиях избытка ионов металла над сульфитом. Показано, что окисление сульфита в таких условиях характеризует в действительности нулевой по ионам марганца и полуторный по сульфиту порядки реакции, а также слабая рН зависимость скорости реакции. При этом наблюдаемая константа скорости реакции по данным усреднения составила: 12 ± 4 л1/2 моль–1/2 с–1. Найденные новые порядки реакции согласуются с известным свободно-радикальным механизмом этой реакции (“a common free radical mechanism”). С использованием переопределенных в работе частных порядков по компонентам удается примирить между собой и данные многочисленных авторов по кинетике этой экологически значимой реакции.

Графический реферат

Влияние концентрации сульфита на наблюдаемую константу скорости каталитического процесса окисления сульфита (k1.5, л1/2 моль–1/2 с–1) в изо-сериях ([Mn(II)] = 10–5–10–3), T = 298 K, pH 2–4. Серым цветом выделены данные опытов по гетерофазному окислению сульфита.

Ключевые слова: гомогенный катализ, ионы марганца, диоксид серы, кинетика

DOI: 10.31857/S0453881121050014

Список литературы

  1. Radojevic M. // Environ. Tech. Lett. 1984. V. 5. № 12. P. 549.

  2. Ulrich R.K., Rochelle G.T., Prada R.E. // Chem. Eng. Sci. 1986. V. 41. № 8. P. 2183.

  3. Lancia A., Musmarra D., Pepe F., Prisciandaro M. // Chem. Eng. J. 1997. V. 66. № 2. P. 123.

  4. Srivastava R.K., Jozewicz W. // J. Air and Waste Management Association. 2001. V. 51. № 12. P. 1676.

  5. Seinfeld J.H., Pandis J.H. Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to Climate Change. N.Y.: John Wiley and Sons, 1998. P. 1326.

  6. Brandt Ch., van Eldik R. // Chem. Rev. 1995. V. 95. № 1. P. 119.

  7. Warneck P., Mirabel P., Salmon G.A., Eldik R. van, Vinckier C., Wannowius K.J., Zetsch C. / Review of the activities and achievements of the EUROTRAC subproject HALIPP (Ed. P. Warneck), Heterogeneous and liquid phase processes, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1996. P. 7.

  8. Kuo D.T.F., Kirk D.W., Jia C.Q. // J. Sulfur. Chem. 2006. V. 27. № 5. P. 461.

  9. Martin L.R., Hill M.W. // J. Phys. E: Sci. Instrum. 1987. V. 20. № 11. P. 1383.

  10. Martin L.R., Hill M.W. // Atmos. Envir. 1987. V. 21. № 10. P. 2267.

  11. Berglund J., Fronaeus S., Elding L.I. // Inorg. Chem. 1993. V. 32. № 21. P. 4527.

  12. Coughanowr D.R., Krause F.E. // Ind. Eng. Chem. Fund. 1965. V. 4. № 1. P. 61.

  13. Pasiuk-Bronikowska W., Bronikowski T. // Chem. Eng. Sci. 1981. V. 36. № 1. P. 215.

  14. Fronaeous S., Berglund J., Elding L.I. // J. Inorg. Chem. 1998. V. 37. № 19. P. 4939.

  15. Kasibhatla P., Chameides W.L., John J.St. // J. Geophys. Res. 1997. V. 102(D3). P. 3737.

  16. Jameton R.A., Muller J.G., Burrows C.J. // Compt. Rendus Chim. 2002. V. 5. № 5. P. 461.

  17. Herbarth O., Fritz G., Krumbiegel P., Diez U., Franck U., Richter M. // Environ. Toxicol. 2001. V. 16. № 3. P. 269.

  18. Hoather R.C., Goodeve C.F. // Trans. Faraday Soc. 1934. V. 30. P. 1149.

  19. Johnstone H.F., Coughanowr D.R. // Ind. Eng. Chem. 1958. V. 50. № 8. P. 1169.

  20. Huss A., Jr., Lim P.K., Eckert C.A. // J. Phys. Chem. 1982. V. 86. № 21. P. 4224.

  21. Li-dong W., Juan W., Peiyao X., Qiangwei L., Wendi Zh., Shua C. // Appl. Catal. A: General. 2015. V. 508. № 1. P. 52.

  22. Zhou D.N., Chen L., Li J.J., Wu F. // Chem. Eng. J. 2018. V. 346. P. 726.

  23. Hudson J.L., Erwin J., Catiopovich N.M. Research Report. Kinetics of sulfur dioxide oxidation in aqueous solutions. The University of Illinois Urbana. Illinois 61801. US Environmental Protection Agency EPA-600/7-79-030. January, 1979. 82 p.

  24. Yermakov A.N., Purmal A.P. // Progr. React. Mech. 2003. V. 28. P. 189.

  25. Ermakov A.N., Purmal A.P. // Kinet. Catal. 2002. V. 43. № 2. P. 249.

  26. Berglund J., Elding L.I. In Laboratory Studies of the Aqueous Chemistry of Free Radicals, Transition Metals and Formation of Acidity in Clouds; Warneck P., Contract Coordinator. 1992. Final Report Contract № STEP – 0005 – C(MB). Report B. P. 27.

  27. Kaplan D.J., Himmelblau D.M., Kanaoka C. // Atmos. Envir. 1981. V. 15. № 5. P. 763.

  28. Johnstone H.F., Moll A.J. // Ind. Eng. Chem. 1960. V. 52. № 10. P. 861.

  29. Matteson M.J., Stober W., Luther H. // Ind. Eng. Chem. Fund. 1969. V. 8. № 4. P. 677.

  30. Barrie L.A., Georgii H.W. // Atmos. Envir. 1976. V. 10. № 9. P. 743.

  31. Pasiuk-Bronikowska W., Ziajka J. // Chem. Eng. Sci. 1985. 40. № 8. P. 1567.

  32. Berglund J., Elding L.I. // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1994. V. 90. № 21. P. 3309.

  33. Larson T.J., Horike N.R., Harrison H. // Atmos. Envir. 1978. V. 12. № 8. P. 1597.

  34. Grgić I., Berčič G. // J. Atmos. Chem. 2001. V. 39. № 2. P. 155.

  35. Betterton E.A., Hoffmann M.R. // J. Phys.Chem. 1988. V. 92. № 21. P. 5962.

  36. Yermakov A.N., Poskrebyshev G.A., Purmal A.P. // Prog. React. Kinet. 1997. V. 22. № 2. P. 141.

Дополнительные материалы отсутствуют.