8.5.15 * Následné reakce, hydrolýza yperitu

2,2'-dichlordiethylsulfid (yperit) se ve vodě při pH od 2 do 10 hydrolyzuje pseudomonomolekulárními reakcemi I. řádu na neškodný dihydroxyderivát (J.Org.Chem. 50,5230(1985)) podle rovnice
Cl-C2H4-S-C2H4Cl(A)$..$ Cl-C2H4-S-C2H4-OH(B) $..$ HO-C2H4-S-C2H4-OH (C)
Při teplotě 20 °C byly zjištěny rychlostní konstanty k1 = 0,16 min1k2 = 0,26 min1. Vypočtěte: a) jaké množství látek (v %) bude v systému po 10 minutách, b) jak dlouho musí hydrolýza probíhat, aby přeměna na hydroxyderivát proběhla z 99 %. Na začátku předpokládejte pouze přítomnost 2,2-dichlordiethylsulfidu a přebytek vody.

Výsledek

a) $..$ b) τ = 34,63 min.

Postup

a) Postupně dosazujeme do (8.60) až (8.62) pro cA0 = 100. b) Tuto dobu buď určíme zkusmo tak, že budeme dosazovat různé časy do (8.62) a hledat takový pro který bude plati cC = 0,99 cA0, nebo použijeme k řešení rovnice vhodný matematický program např. MAPLE.

Řešení

ad a) V tomto případě je výpočet velmi jednoduchý a spočívá v dosazení do (8.60) až (8.62). Např. pro cA dostaneme
$..$
$..$$..$
ad b) Výpočet času pro dosažení určité koncentrace látky C je nutno provést numericky. Rovnici (8.62) si přepíšeme do tvaru

displaymath

a ten na

displaymath

Po dosazení všech veličin získáme

displaymath

Při použití kalkulačky budeme volit různá τ a hledat takové při kterém bude rovnice splněna. Několik mezivýsledků je uvedeno v následující tabulce (na druhé řádce je příspěvek prvních dvou členů poslední rovnice).

zvolené τ/min 20 30 35 34,5 34,63
příspěvek exponenciál 0,0607 0,0130 0,0056 0,00638 0,006252