《实验12_华南师范大学实验报告》.doc

华南师范大学实验报告 姓名： 课件密码：27137 组别: 第三组 学号：实验题目：化学反应的计算机模拟 【前言】 1、实验目的 ①掌握使用计算机模拟测定在柴油中加入二茂铁后对柴油燃速和燃烧效率的影响的软件操作方法。 ②通过计算机软件来模拟化学反应实验，从而替代对环境造成严重污染的实验以及更好地节约成本。 ③学会通过软件所获的数据对结果进行处理，得出结论。 2、实验意义 在前面的实验中，我们学习和掌握二茂铁的合成方法, 并通过氧弹装置, 测定在柴油中加人二茂铁后, 柴油在燃烧过程中温度随时间的变化以及柴油的燃烧热, 研究二茂铁作为添加剂对柴油燃速率和燃烧效率的影响规律，而这次则利用计算机辅助化学实验系统, 直接从数据出发来研究该影响规律，可以说是对前面实验的一个补充和完善，使这一系列的实验更有完整性。 3、文献综述与总结 二茂铁主要是由1 个二价铁离子和2个环戊二烯基构成，其化学上的学名是双环戊二烯基铁。由于在其结构中，亚铁离子夹在配体环戊二烯基之间，因此二茂铁也被形象地称为夹心化合物。它是一种橙(或桔)黄色的针状结晶，且具有类似樟脑的气味。相对分子质量为186，熔点是172～173℃,40℃ 时的分压为40Pa，沸点是249℃，隔绝空气加热至400℃不分解,但在100℃开 始升华。其分子呈极性，具有高度热稳定性、化学稳定性和耐辐射性,对空气和湿气都稳定。二茂铁不溶于水、氢氧化钠和热的浓盐酸，但溶于甲醇、 乙醇、乙醚、石油醚、汽油、煤油、柴油、二氯甲烷、四氢呋喃、苯等有机 溶剂。若采用卤化烃为溶剂，则二茂铁会在紫外光的作用下，发生光激发反应，其电子吸收光谱在大约315nm 和320nm 处出现吸收峰。在强酸性介质中，易被氧化成顺磁性的蓝色二茂铁阳离子，其紫外可见光谱会在615nm处出现强吸收峰。二茂铁与芳香族化合物化学性质相似，具有独特的芳香性，甚至在一些情况下，其芳香性能大于苯环。二茂铁为18 电子构型，具有良好的稳定性，其中心铁原子和环戊二烯基都具有一定的活性，从而可以进行一系列的有机反应。在二茂铁的环上容易发生亲电取代反应，可进行金属化、氯化、酰基化、烷基化、磺化、甲酰化以及配合体交换等反应，从而可制备一系列用途广泛的衍生物。目前，其衍生物多达数百种二茂铁及其衍生物最广泛的用途是作为催化剂，如不对称催化、羟醛缩合、烯烃常压氢化、芳酮硅烷化等。二茂铁及其衍生物还可以作为燃料油添加剂，起到节油、消烟、结炭、无腐蚀、抗爆、提高燃烧值等作用。二茂铁衍生物具有疏水性，这使其能够顺利地通过细胞膜，与细胞内物质相互作用，此外它还具有良好的稳定性、低毒性，因而可作为治疗某些疾病的药物，如抗癌药物等。由于二茂铁及其衍生物还具有氧化还原可逆性，可在酶的作用下参与代谢作用，所以它们还可用来制造植物生长调节剂、杀虫剂等。二茂铁衍生物具有良好的电导特性，当二茂铁与共轭体系衔接时，可以形成性能良好的分子导线。第一个含二茂铁代表性的分子导线是1,1′- 双(三甲基甲硅烷乙炔基)二茂铁。二茂铁的热稳定性、氧化还原性、结构可变性和金属特性，使得其在液晶材料方面的应用前景也十分广阔。此外，二茂铁衍生物还被广泛地应用到抗菌剂，聚合物、纳米材料、电化学元件、生物化学、分析化学等邻域，对其的开发利用成为金属有机化学界的热议话题。 二茂铁是一种新型有机金属配合物, 由于其特殊的夹心结构, 稳定的性能, 广泛的用途及其潜在的应用前景而一直为许多化学工作者所关注。本文利用计算机辅助化学实验系统(CACE) 可根据被测体系, 设置数据的测量时间和采样时间间隔, 并具有自动存储及数据处理, 适宜于快速反应的在线研究等优势, 测定在柴油中加入二茂铁后对柴油燃速和燃烧效率的影响。 【实验部分】 1、实验所需设备 笔记本电脑一台 2、实验原理 2.1数据的采集 二茂铁作为柴油的添加剂，其本身并不燃烧，而是起到助燃作用。在柴油完全燃烧的条件下，测量同样重量的柴油在加入二茂铁和未加入二茂铁时燃烧前后温度随时间的变化值，通过计算△T /△t（即单位时间温度随时间的变化率），即可研究二茂铁对柴油燃烧速率的影响规律。对于不完全燃烧条件下，二茂铁对柴油燃烧的影响可从燃烧速率（△T /△t），燃烧效率（△T/m：单位质量的柴油燃烧使2800mL水升高的温度）以及燃烧后C渣的重量和尾气成分的变化三个方面进行研究。 对于完全燃烧，应用实验3的测试方法，在0.8g的柴油中加入不同量的二茂铁，形成系列不同配比的二茂铁-柴油混合体系。利用CACE系统采集已知重量的不同配比的二茂铁-柴油混合体系在燃烧过程中温度随时间的变化，CACE系统自动记录体系温度随时间的变化，测量时间间隔为1s，直至到设定的测量时间600s为止，并