ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Стехиометрия химических превращений из "Общая химическая технология и основы промышленной экологии" Стехиометрические уравнения. Вещества вступают во взаимодействие в определенных соотношениях, которые находят отражение в химических уравнениях. Из них определяют изменение состава реагирующей смеси при протекании реакции, т. е. результат химического превращения. [c.34] Стехиометрические уравнения показывают, в каких соотношениях вещества вступают в химическое взаимодействие. [c.34] В формуле (2.2) принято vi О для исходных веществ, которые расходуются V] О для продуктов, которые образуются. [c.34] Подчеркнем, что стехиометрические уравнения показывают только соотнощение количеств реагирующих веществ, но не отвечают действительно протекающим взаимодействиям (хотя и могут совпадать). [c.35] Простые и сложные превращения. Если превращение протекает по нескольким направлениям, то стехиометрических уравнений вида (2.1) или (2.2) будет несколько. Простая реакция описывается одним стехиометрическим уравнением, сложная реакция - несколькими. [c.35] Подчеркнем здесь простая или сложная реакция определяется по направлениям превращения (или, можно сказать, по схеме превращения). Простыми или сложными реакции могут быть также по механизму их протекания. С этой точки зрения окисление SO2 - многостадийная реакция, сложная по механизму. [c.35] Уравнение (2.4) для обменных реакций и уравнение (2.5) для окислительно-восстановительных определяют число стехиометрических уравнений, которые делают возможным расчет состава прореагировавшей смеси. [c.36] Тем не менее этими уравнениями надо пользоваться с осторожностью. Пример реакция гидродеалкилирования С4Н8+Н2= = С3Н6+СН4 представлена одним уравнением, а из формулы (2.5) следует, что уравнений должно быть два (4 вещества и 2 элемента). Расхождение связано со следующим. Представим бутилен и пропилен структурными формулами Н2С=СН--СН2-СН и Н2С=СН-СНз соответственно. Группа Н2С=СН-сохраняется в обоих веществах и играет роль третьего элемента кроме С и Н (группы -СН2- и -СН3 в бутилене не сохраняются первая превращается в группу -СН2- пропилена, а вторая - в СН4). Поэтому надо принимать Э = 3, и из формулы (2.5) получим У = 1. Применяя формулы (2.4) и (2.5) для расчета числа стехио-метрически независимых уравнений, следует в число Э включать не только химические элементы, но и устойчивые фуппы. [c.36] Нулевые элементы матрицы относятся к веществам, не входящим в данное уравнение. [c.38] Сделаем элементы первого столбца единичными, для чего разделим все элементы каждой строчки на значение первого элемента в ней. Получим матрицу (2.8 б). Эта процедура не относится к третьей строке, в которой первый элемент нулевой. Далее сделаем первые элементы всех строк, кроме первой, нулевыми. Для этого вычтем из каждой строки, начиная со второй, первую (для третьей строки этого делать не имеет смысла). Матрица примет вид (2.8 в). [c.38] Третья строка стала нулевой. Это уравнение стехиометрически зависимо. Это было видно из исходной системы уравнений (2.7) третье уравнение получается линейной комбинацией двух первьгх. Умножаем первое на -0,5, второе - на +0,5 и складываем - получим третье. [c.38] Если исходная реакционная смесь имеет неэквимолярный состав, то состав реакционной смеси удобней выражать через степень превращения того вещества, которое в недостатке. Его называют ключевым компонентом. Когда ключевой компонент превратится полностью, другие исходные компоненты еще остаются. [c.39] Знаменатель в (2.15) меньше единицы, и концентрация, например, аммиака как бы увеличивается из-за уменьшения объема реакционной смеси (Ау = -2). [c.40] Сложная реакция описывается несколькими стехиометриче-скими уравнениями, и для каждого из них можно ввести степень превращения какого-то исходного вещества. Удобно было бы иметь такие уравнения, в которые входит одно и то же исходное вещество, причем ключевое. Тогда можно ввести степени превращения XJ этого компонента для каждого стехиометрического уравнения, что упрощает определение состава реакционной смеси с использованием уравнения (2.12). [c.40] Но не всегда исходная система стехиометрических уравнений бывает такой. Линейные преобразования позволяют получить желаемую систему уравнений. [c.40] Селективность процесса и выход продукта. Превращение исходного вещества в сложной реакции протекает по разным направлениям. Не во всех реакциях образуется желаемый продукт, и для сложной реакции вводят кроме степени превращения следующие характеристики процесса. [c.41] Селективность процесса показывает, какая доля превра-тиБщегося исходного вещества пошла на образование заданного. [c.41] Для простой реакции % = 1, и = хд. [c.41] Вернуться к основной статье