Kinetics of Carbon Dioxide with Amines. I. Stopped-Flow Studies in Aqueous Solutions. A Review

Cinétique du dioxyde de carbone avec les amines – I. Étude par stopped-flow en solution aqueuse. Une revue

¹ IFP Energies nouvelles, Rond-point de l’échangeur de Solaize, BP 3, 69360 Solaize – France
² Laboratoire Réactions et Génie des Procédés, UPR CNRS 3349, Université de Lorraine, 1 rue Grandville, BP 20451, 54001 Nancy Cedex – France
³ IFP Energies nouvelles, 1-4 avenue de Bois-Préau, 92852 Rueil-Malmaison – France
e-mail: gabriel.couchaux@ifpen.fr – danielle.barth@ensic.inpl-nancy.fr – marc.jacquin@ifpen.fr – abdelaziz.faraj@ifpen.fr – julien.grandjean@ifpen.fr

^* Corresponding author

Abstract

It is possible to find plenty of information about kinetics of reaction between amine and carbone dioxide in the literature. However, there are several experimental techniques and several possible mechanisms which lead to observe sometimes high dispersion of experimental results with various interpretations. A method which enables to compare kinetic constant got by different authors is proposed in this work. First, we present experimental techniques and justify comparison of data obtained by stopped-flow technique. Then, we plot kinetic data for all amine studied in the literature by a power law dependency with the concentration. This representation illustrates some structure-activity relationships and enables to confront experimental results with the different mechanisms. Advantages and limits of each mechanism are discussed. Finally, we justify the choice of the termolecular model to compare data got by different authors. This model leads to a compensation effect which is an argument in favour of this mechanism.

Résumé

Il est possible de trouver de nombreuses informations sur la cinétique de réaction amine-CO₂ dans la littérature. Toutefois, comme il existe plusieurs techniques expérimentales et plusieurs mécanismes réactionnels possibles, on observe parfois une grande dispersion des résultats expérimentaux avec diverses interprétations. Dans cet article, une méthode qui permet de comparer les constantes cinétiques obtenues par différents auteurs est proposée. D’abord nous présentons les différentes techniques expérimentales et justifions de comparer les données obtenues par la technique d’écoulement à flux bloqué. Ensuite nous représentons les données cinétiques des différentes amines étudiées dans la littérature à partir d’une dépendance en loi puissance en fonction de la concentration. Cette représentation illustre certaines relations structure-propriété et permet de confronter les données expérimentales aux différents mécanismes proposés. Les avantages et limites de chaque mécanisme sont discutés. Finalement nous justifions l’utilisation d’un modèle termoléculaire pour comparer les données obtenues par différents auteurs. Ce modèle conduit à l’observation d’un phénomène de compensation qui est un argument en faveur du mécanisme correspondant.