用10.6μ连续激光辐照苯与氨水的醇溶液实验及分析

【摘要】：正 本文用10.6μ连续激光(功率密度为40瓦/厘米~2,聚焦后功率密度为2000瓦/厘米。)在如图所示的仪器中,辐照苯、氨水和乙醇的溶液(体积比1:2:4),溶液量为5—7毫升,激光焦点在液面下5—6毫米处,观察到局部沸腾现象,但是用化学分析法及气相色谱法反复多次试验均未发现有苯胺生成。从理论上分析,苯与氨合成苯胺反应,是一个热力学不可能的反应,其标准自由焓变化△G°=45.36千焦耳/摩尔。故用激光辐照使其可能进行反应,每个氨分子至少要吸收4个10.6μ光子,若按以下反应历程:NH_3(?)NH_3~*,NH_3~*+C_6H_6→C_6H_5NH_2+H_2。并假设光子与氨分子碰撞能完全吸收,由麦克斯韦速度分布率及碰撞理论可以得到以下公式:I=(nhν)/στ=3.52(v_mP)/T (1)k=4/3d_(AB)~((2RT)/M)~(1/2)·N/(100)((v_m)/(v_p))~2 (2)其中 n=4,hν为光子能量,σ为氟分子半径,v_m 为二次碰撞间能吸收 n 个光子的最大速度。v_p=(2RT/M)~(1/2),P 为压力,T 为温度,d_(AB)为苯与氨分子的平均直径,M 折合分子量。R 为气体常数,N 为阿佛加德罗常数。现假设在298°K,1大气压下,氨与苯按1:1混合,辐照1小时,反应仅万分之一,作为