Visualizing Chemical Kinetics Process by Portable Flow Reactor

动力学 化学动力学 化学反应 化学 流动化学 反应速率 反应速率常数 热力学 化学工程 有机化学 催化作用 量子力学 物理 工程类
作者
Yingnan Zhao,Jia-Cong Fu,Peng-Yu Zeng,Shilong Wei,Changxu Lin,Kai Li,Shuang‐Quan Zang
出处
期刊:Journal of Chemical Education [American Chemical Society]
卷期号:100 (12): 4756-4762 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acs.jchemed.3c00414
摘要

Chemical kinetics is a branch of physical chemistry that constitutes an essential part of undergraduate education. In general, a complex and expensive experimental apparatus is indispensable for observing the kinetics of a chemical process owing to the continuity of chemical reactions. Thus, intuitive visualization of the chemical kinetics using a simple experimental apparatus is challenging. Herein, a portable flow reactor was designed and used to observe the chemical kinetics of a first-order process. Continuous chemical reactions were visualized via the flow reactor as static patterns with color gradients. The thermochromism of the rhodamine B salicylaldehyde hydrazone zinc(II) complex was visualized via the flow reactor and found to follow first-order kinetics. The color gradients of static reaction patterns were analyzed by comparing them with standard color cards, and the kinetic parameters, such as the reaction rate constants at different temperatures and the activation energy, were determined. By performing this experiment, students can learn about flow chemistry, photochromism, and thermochromism. The interesting experimental process and distinct color changes can hold the students' attention. The two calculation methods can help the students better understand the rate equation of a first-order reaction. The experimental apparatus is low cost and commercially available, which is beneficial for the widespread use of this experiment.

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