Последовательные реакции концентрация промежуточного продукт

В связи со сложностью точного анализа последовательных реакций в химической кинетике используются. приближенные методы, позволяющие упростить системы дифференциальных уравнении. Основным методом такого рода является метод стационарных концентраций, предложенный М. Боденштейном. В нем предполагается, что если концентрации промежуточных продуктов малы, то их можно считать стационарными, т. е. не меняющимися в течение всего процесса. [c.265]

Одна из особенностей последовательных реакций состоит в существовании индукционного периода, в течение которого конечный продукт реакции практически не обнаруживается (кривая 2 на рис. 78 вначале идет, почти сливаясь с горизонтальной осью). Кроме того, можно показать, что величина максимальной концентрации промежуточного продукта (точка а на кривой 3) зависит лишь от отношения констант скоростей обеих стадий, [c.237]

КОНЦЕНТРАЦИЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ПРОДУКТОВ В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЯХ [c.47]

Эта схема показывает, что метан участвует в двух параллельных реакциях, а ацетилен является промежуточным продуктом двух последовательных реакций. Концентрация ацетилена, или степень превращения метана в ацетилен, должна, согласно схеме, проходить через максимум, что полностью под- тверждается опытом. [c.246]

Из рис. УП-13 следует, что наличие максимума концентрации промежуточного продукта не является общим случаем для последовательных обратимых реакций. Максимум наблюдается только тогда, когда константы скоростей реакций образования промежуточных продуктов больше констант скоростей их исчезновения. [c.184]

Кривые, приведенные на рис. УП-14, показывают, что в реакциях этого типа также возможен максимум, типичный для максимума концентрации промежуточного продукта, образующегося в результате последовательных реакций. Однако действительный механизм подобных реакций совершенно отличен от последовательного. [c.184]

Следует отметить еще одно отрицательное влияние перемешивания и увеличения порозности кипящего слоя по сравнению с неподвижным, это ухудшение избирательности для процессов, целевым продуктом которых является промежуточный продукт цепи последовательных реакций. Средняя концентрация промежуточного продукта в объеме кипящего слоя вследствие перемешивания больше, чем в объеме неподвижного во столько же раз больше и скорость превращения це.чевого промежуточного продукта, в конечное, возможно не нужное или вредное, вещество. Увеличение порозности кипящего слоя по сравнению с неподвижным, отрицательно сказывается при гетерогенно-гомогенном (в частности цепном) протекании процесса, когда катализатор ускоряет реакцию получения целевого продукта, а в свободном объеме идут побочные реакции образования бесполезных или даже вредных веществ. В таких случаях неприемлем обычный кипящий слой, следует применять тормозящие устройства, уменьшающие степень перемешивания, снижающие размеры пузырей. Применение тормозящих элементов может привести в пределе к режиму идеального вытеснения [74], т. е. полностью устранить основной недостаток кипящего слоя. [c.100]

Метод стационарных концентраций применяется в случае систем последовательных или последовательно-параллельных реакций, если промежуточные продукты являются частицами с высокой реакционной способностью. Такого рода реакции чрезвычайно распространены в химии. В первую очередь к ним следует отнести все каталитические процессы и все процессы, протекающие при участии промежуточных свободных радикалов (свободно-радикальные и цепные реакции). [c.224]

Многие реакции протекают в несколько последовательных и параллельных стадиях. Кинетический расчет таких реакций очень сложен. В химической кинетике широко используется еще один приближенный метод — метод стационарных концентраций (стационарного состояния). Этот метод применим к системам последовательных и последовательно-параллельных реакций, если промежуточные продукты в них характеризуются высокой реакционной способностью. Предполагается, что концентрация промежуточных соединений, находящихся в системе в незначительных количествах по сравнению с исходными веществами и продуктами ре- [c.327]

JU-3-6. Две реакции первого порядка протекают последовательно А- >В —>С (начиная с А, но не с В или С). Докажите, что в этом случае концентрация промежуточного продукта В достигает максимума, а зачтем падает. Определите время, за которое концентрация В достигнет максимума, и максимальную концентрацию продукта В. Примечание. Решение этой задачи, кроме обычных методов расчета, требует некоторого знания линейных дифференциальных уравнений. Напомним, что = 6 . Случай, когда fe = Й2. требует особого рассмотрения.) [c.140]

Для образования молекулы нового вещества необходимо столкновение молекул реагентов, обладающих определенным избытком энергии по сравнению со средней энергией молекул. Частота взаимодействия молекул реагентов зависит от их концентраций и температуры. Полагают, что наблюдаемая химическая реакция состоит из ряда элементарных актов взаимодействия, в результате которых образуются неустойчивые промежуточные вещества. Последовательность таких элементарных актов называется механизмом реакции. Установление истинного механизма является исключительно сложной задачей из-за трудностей измерения концентраций промежуточных продуктов, образующихся в очень малых количествах. Поэтому система уравнений кинетики (I. 1) чаще всего не отражает истинного механизма реакции, а учитывает изменения концентраций только тех веществ, которые имеются или образуются в заметных количествах. При подобном подходе к описанию кинетики в механизм реакции включают лишь те акты взаимодействия, в результате которых образуются устойчивые вещества в достаточно больших количествах. Такой механизм реакции будем называть принятым, или формальным. [c.11]

Пример HI-4. Для последовательных реакций первого порядка, рассмотренных в примере П-4, определить оптимальные условия, максимизирующие концентрацию промежуточного продукта Р на выходе реактора. [c.113]

Следует отметить, что селективность процесса зависит также от соотношения концентраций компонентов >1 и fi на поверхности зерна и поэтому будет меняться с глубиной протекания реакции. Для процесса с последовательной схемой превращения в слое катализатора характерно (рис. 2.28) экстремальное изменение концентрации промежуточного продукта R, уменьшение интегральной S и дифференциальной S" селективностей (S, S - соотношение соответственно выходов и скоростей образования R и всех продуктов). Поэтому в качестве критерия оптимальности пористой структуры катализатора целесообразно использовать максимальную интенсивность процесса с ограничением на интегральную селективность при заданной степени превращения или максимальный выход промежуточного продукта R. В любом случае влияние внутридиффузионного торможения однозначно определяется параметром ф1, который зависит от выбранного типа ограничения (на дифференциальную или интегральную селективность или максимальный выход). [c.78]

Временную зависимость процесса термолиза при заданных температуре и давлении можно представить следующим образом (рис. 5.2). При термолизе ТНО в начале процесса в результате радикально-цепных реакций распада и поликонденсации происходит накопление в жидкой фазе полициклических ароматических углеводородов, смол и асфальтенов (т. е. происходит как бы последовательно химическая "эволюция" групповых компонентов). Признаком последовательности протекания сложных реакций в химической кинетике общепринято считать наличие экстремума на кинетических кривых для концентрации промежуточных продуктов. Как видно из рис. 5.2, при термолизе ТНО таковые экстремумы имеются для полициклических ароматических углеводородов. [c.176]

Эта система нелинейных уравнений в общем виде не решается. Для приближенного решения применяют метод квазистационар-ных состояний Боденштейна—Семенова. Сущность его состоит в том, что в последовательных реакциях, при времени большем,, чем время достижения максимальной концентрации промежуточного продукта, концентрация его меняется мало, наступает [c.30]

Равновесие комплекса и исходных веществ не является обычным термодинамическим равновесием, при котором скорости прямого и обратного процессов равны. Комплекс движется только в одном направлении и, как правило, не может разлагаться на исходные вещества. Равновесие здесь такого же типа, как и при последовательных реакциях, когда скорости образования и разложения промежуточного соединения одинаковы (точка максимальной концентрации промежуточного продукта). Однако формально к такому равновесию можно применять термодинамические соотношения. [c.53]

Так, при наличии последовательных реакций, внутренне-диффузионное торможение будет приводить к более длительному соприкосновению промежуточных продуктов с внутренней поверхностью катализатора,, что благоприятствует их превращению в конечные продукты. Следовательно, концентрация промежуточных продуктов при наличии внутренне-диффузионного торможения может снижаться, изменяя этим селективность процесса [587, 830, 831]. Если целевым продуктом процесса является один из продуктов промежуточных реакций, то в условиях внутренней диффузии селективность ухудшается. [c.419]

Поэтому если к1<кц, то переход во внутренне-диффузионную область приведет к возрастанию р, т. е. к увеличению селективности в отношении I реакции. Если то при этом Р уменьшится, и повышение температуры будет приводить к большему торможению той реакции, чей температурный коэффициент меньше. Примерами изменения селективности в последовательных реакциях могут служить дегидратация спирта или окисление нафталина. Если процесс дегидратации спирта идет через промежуточное образование эфира, то его концентрация должна снижаться при переходе во внутренне-диффузионную область. При окислении нафталина во фталевый ангидрид, концентрация промежуточного продукта — нафтохинона также уменьшится в результате влияния внутренне-диффузионных факторов [831, 1227]. [c.419]

Временную зависимость процесса термолиза при заданных температуре и давлении можно представить следующим образом (рис. 5.2). При термолизе ТНО в начале процесса в результате радикально-цепных реакций распада и поликонденсации происходит накопление в жидкой фазе полициклических ароматических углеводородов, смол и асфальтенов (т. е. происходит как бы последовательная химическая эволюция групповых компонентов). Признаком последовательности протекания сложных реакций в химической кинетике общепринято считать наличие экстремума на кинетических кривых для концентрации промежуточных продуктов. Как видно из рис. 5.2, при термолизе ТНО таковые экстремумы имеются для полициклических ароматических углеводородов, асфальтенов и карбенов. Отсутствие экстремума для смол объясняется высоким их содержанием в исходном сырье. В дальнейшем по мере накопления в системе промежуточных продуктов уплотнения происходят два фазовых перехода в жидкой среде. Сначала из карбонизирующегося раствора при достижении пороговой концентрации выделяется фаза асфальтенов, затем в этой среде зарождается фаза анизотропной кристаллической жидкости — мезофаза. Последующая длительная термообработка асфальтенов в растворе в молекулярно-диспергированном состоянии способствует более полному отщеплению боковых заместителей и повышению доли ароматического углеводорода в структуре молекул асфальтенов. Это создает предпосылки к формированию мезофазы с более совершенной структурой, что, в свою очередь, приводит при дальнейшей термообработке к улучшению кристаллической структуры конечного продукта — кокса. [c.580]

Однако между доступными для определения промежуточными продуктами и нестойкими веществами с весьма коротким сроком жизни существует лишь небольшое количественное различие. Если методика достаточно чувствительна для измерения концентрации промежуточных продуктов, то суммарное превращение можно рассматривать как последовательность реакций с поддающимися определению константами в противном случае для вывода кинетического уравнения приходится, в силу принципа стационарности, допустить, что скорости образования и превращения нестойкого вещества с весьма коротким периодом жизни равны, хотя уравнения этих скоростей составить невозможно последовательность реакций вырождается в таком случае в реакционную схему. [c.274]

Как следует из рис. П-56 качественный характер зависимости Р2(сс) в открытой системе полного смешения аналогичен характеру ранее рассмотренной зависимости для открытых систем. Количественная разница в выходе промежуточного продукта (для открытой системы выход снижается) и конечного продукта (повышение выхода) является естественным следствием условий полного смешения, при которых концентрация промежуточного продукта в реакционной зоне относительно выше, чем в закрытой системе. Этим объясняется и разница в величине максимального выхода продукта О при проведении трехстадийной последовательной реакции в закрытой и открытой системах (см. рис. П-56,б). Кривая выхода продукта В в открытой системе имеет более крутой наклон, чем в закрытой, что и определяет положение экстремальной точки кривой Рс(а) на рис. 11-56,6 как по абсолютному значению выхода, так и по степени превращения, соответствующей достижению этого максимального значения. [c.207]

Эта схема учитывает образование ацетилена и его разложение, а также распад метана па элементы. Метан, таким образом, участвует в двух параллельных реакциях, а ацетилен является промежуточным продуктом двух последовательных реакций. Концентрация ацетилена, или степень превращения метана в ацетилен, согласно схеме должна проходить через максимум, что полностью подтверждается опытом. [c.286]

С течением времени значение Са снижается, а Св вначале увеличивается, достигает некоторого максимального значения, а затем убывает вследствие его разложения и образования продукта N. При этом концентрация промежуточного продукта Я в некоторый мо- мент времени зависит от соотношения %о скоростей каждой из последовательных реакций. [c.61]

При этом соотношение продуктов для параллельных реакций одинакового порядка оказывается таким же, как и в кинетической области или в гомогенной среде, т. е. справедливо уравнение (У-22). Остается верным и уравнение (У-24) для последовательно-параллельных реакций, но в нем Св, 1 означает концентрацию промежуточного продукта в месте протекания химической реакции, т. е. в пограничной пленке и в объеме фазы 1 (в последнем случае — когда часть реагента проникает в объем). Общее решение для селективности такой системы отсутствует, но очевидно, что при очень быстрых последовательных реакциях промежуточный продукт В не успевает покинуть пограничную пленку, подвергаясь в ней последующим превращениям. В результате селективность по В меньше, чем в кинетической области. [c.266]

Характер кинетических кривых для последовательных реакций показан на рис. 5.17. Если концентрация исходного продукта А непрерывно уменьшается, концентрация конечного продукта С непрерывно повышается, то концентрация промежуточного продукта В проходит через максимум. [c.154]

Кинетические кривые образования конечного продукта в вырожденно-разветвленных цепных процессах имеют 8-образную форму (см. рис. 2), характерную также для автоката-литических нецепных реакций. Подобный вид могут иметь и кривые реакций с последовательными стадиями и кривые сопряженных реакций. Нижняя часть кинетической кривой соответствует постепенному наращиванию скорости разветвления и обеспечивается наращиванием концентрации промежуточного продукта, обусловливающего разветвление (например, гидроперекиси в процессе автоокисления). Верхняя часть кинетической кривой показывает затухание реакции после достижения максимума скорости. [c.35]

Изучение кинетики и нахождение удовлетворительного механизма смешанных реакций представляют известные трудности. Тем не менее, хотя кинетика их может быть очень сложной, это не препятствует организации управления смешанными реакциями зная стехиометрические соотношения и скорость реакций, можно легко ими управлять. Например, с одной стороны, если отношение является постоянным, то нельзя изменить соотношение продуктов параллельных реакций первого порядка в реакционной массе. Аналогично, при необратимых последовательных реакциях первого порядка обеспечиваются строго определенные соотношения концентраций целевых продуктов и концентрация промежуточного продукта. С другой стороны, в случае смешанной реакции мы располагаем большими возможностями для управления соотношением продуктов ее в реакционной смесн. Варьируя, скажем, лорядок сливания реагентов (приливая А к В или наоборот), можно совершенно изменить соотношение продуктов реакции. [c.186]

В предыдущей главе описаны кинетические законы, которым следуют химические реакции, причем весь процесс рассматривался только на молекулярном уровне. В то же время в реальных условиях эволюция химических систем привела к последовательному образованию множества сложных динамических структур, подготовивщих переход химической эволюции в биологическую. Поэтому проблема возникновения микро- и макроорганизаций в неравновесной системе, получающей от внешней среды вещества и энергию (например, развивающейся в изотермических условиях), исключительно важна. Возможно ли возникновение упорядоченности— временной и пространственной — в исходно однородной системе, в которой протекают химические реакции Трудность решения этой задачи обусловлена тем, что нет столь надежного признака устойчивости неравновесных систем, какими для равновесных является экстремум соответствующего термодинамического потенциала. Поэтому приходится прибегать к изучению кинетики процессов и в ней искать условия возникновения упорядоченности. В наиболее общей форме эта задача решена Тьюрингом (1952), показавшим, что в результате развития химической реакции при постоянной температуре и диффузионном перемешивании концентрации промежуточных продуктов реакции могут распределяться в пространстве неравномерно, образуя зоны различной концентрации. [c.325]

Порядок выражается суммой величин Еп-с показателей степени при концентрациях реагирующих веществ в кинетическом уравиенни (97) для скорости химической реакции. Только в простейших случаях равняется сумме стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции. При этом молекулярность и порядок совпадают. Большинетво же химических реакций протекает через ряд последовательных стадий, в результате чего общая скорость определяется не концентрациями исходных веществ, а концентрациями промежуточных продуктов, участвующих в наиболее медленных стадиях. По этой причине сумма показателей степени при концентрациях не будет равна сумме стехиометрических коэффициентов и может выражаться как целым, так и дробным числами. В таком случае порядок не совпадает с молекулярностью. [c.119]

На основании этой серии расчетов установлена характерная для последовательных и необратимых реакций закономерность. При увеличении времени реакции концентрация метана снижается, количество формальдегида и окиси углерода увеличивается и достигает максимума, содержание двуокиси углерода в газе растет непрерывно. При этом максимум на кривой изменения концентрации промежуточного продукта не зависит от значения констант отдельных стадий и определяется лишь соотношением констант К К = 1. Изменение концентрации СН4, СН2О, СО и СО2 в ре- чционном газе в зависимости от времени для двух случаев показано на рис. 2. [c.129]

Из (3.29) следует, что разница максимальна при / = О и по ходу опьгга уменьшается. Однако при / она стремится не к нулю, как в случае равновесных реакций, а к конечной величине 1 - к = к / к2 - к ). Такую концентрацию промежуточного продукта, которая близка к [Х]ст, следует рассматривать как квг -зистационарную, а сам процесс превращения А в Z как ква-зистационарный относительно X. Сравнивая последовательные реакции с равновесными, можно отметить следующие особенности. [c.54]

Докажите, что максимальная концентрация промежуточного продукта в системе двух последовательных реакций первого порядка определяется только опюшением констант скорости. Найдите эту максимальную кош. ентрацию в двух предельных случаях [c.210]

Расчеты соотношений концентрации промежуточных продуктов для некоторых случаев последовательных реакций в проточно-циркуляционной системе, протекающих в идеальном адсорбированном слое, проведены С. В. Добровольским и В. Я. Полотнюком [1099]. [c.536]

Если невозможно получить аналитическое выражение путем интегрирования по известному кинетическо.му закону, то применяют ряд методов. Во-первых, это модифицирование экспериментальных условий таким образом, чтобы вновь прийти к простому кинетическому закону. Например, можно использовать большой избыток одного из реагентов, чтобы изменить кажущийся порядок реакции на одной из стадий. Такое упрощение может оказаться достаточным для описания скорости реакции одним из простых кинетических уравнений (табл. 4.2). Другой широко применяемый метод включает квазистационарную аппроксимацию. При этом принимают, что концентрация промежуточного продукта при данном механизме реакции мала и постоянна на всем ее протяжении. Фактически предполагается только, что скорость образования промежуточного продукта равна скорости его разложения. В этом случае для последовательных реакций (4.26) [c.164]

Для последовательных мономолекулярпых реакций было установлено, что изменение концентраций веществ А и С во времени соответственно уменьшается и увеличивается, а концентрация промежуточного продукта В проходит через максимум. [c.284]

Предположим, что мы изучаем реакцию типа A-fB и в реак-яионной смеси присутствуют два продукта—и Г. Прежде В сего необходимо выяснить параллельно или последовательно они образовались. Для этого можно проанализировать кинетические кривые накопления продуктов реакции. Однако характерные признаки последовательных реакций, отмеченные в 1федыдущем разде-.ле S-образный характер кинетической кривой накопления продукта и экстремальный характер кривой изменения концентрации промежуточного продукта — не всегда проявляются столь отчетливо, чтобы можно было сделать безошибочный вывод. Например, в реакциях с участием свободных радикалов и других промежуточных продуктов высокой активности концентрация этих продуктов может быть весьма малой, а образование продукта реакции наблюдаться практически с самого начала реакции. [c.28]

Предположим, мы изучаем реакцию типа А + Б и в реакциовной смеси обнаружили присутствие двух продуктов — веществ В и Г, Пре е всего необходимо выяснить, параллельно или последовательно они образовались. Для этого нужно проанализировать кинетические кривые накопления продуктов реакции. Однако характерные признаки последовательных реакций — З-образный характер кинетической кривой накопления продукта и экстремальный характер кривой изменения концентрации промежуточного продукта — не всегда проявляются настолько отчетливо, чтобы можно было сделать безошибочный вывод. Выше уже говорилось, что реакционная способность промежуточного продукта оказывает сильное влияние на форму кинетических кривых. [c.35]