Кинетика процессов экспериментальные методы изучения

Современная химия достигла такого уровня развития, что существует целый ряд ее специальных разделов, являющихся самостоятельными науками. В зависимости от атомарной природы изучаемого вещества, типов химических связей между атомами различают неорганическую, органическую и элементоорганическую химии. Объектом неорганической химии являются все химические элементы и их соединения, другие вещества на их основе. Органическая химия изучает свойства обширного класса соединений, образованных посредством химических связей углерода с углеродом и другими органогенными элементами водородом, азотом, кислородом, серой, хлором, бромом и йодом. Элементоорганическая химия находится на стыке неорганической и органической химии. Эта третья химия относится к соединениям, включающим химические связи углерода с остальными элементами периодической системы, не являющимися органогенами. Молекулярная структура, степень агрегации (объединения) атомов в составе молекул и крупных молекул — макромолекул привносят свои характерные особенности в химическую форму движения материи. Поэтому существуют химия высокомолекулярных соединений, кристаллохимия, геохимия, биохимия и другие науки. Они изучают крупные объединения атомов и гигантские полимерные образования различной природы. Везде центральным вопросом для химии является вопрос о химических свойствах. Предметом изучения являются также физические, физико-химические и биохимические свойства веществ. Поэтому не только интенсивно разрабатываются собственные методы, но и привлекаются к изучению веществ другие науки. Так важными составными частями химии являются физическая химия и химическая физика, исследующие химические объекты, процессы и сопровождающие их явления с помощью расчетного аппарата физики и физических экспериментальных методов. Сегодня эти науки объединяют целый ряд других квантовая химия, химическая термодинамика (термохимия), химическая кинетика, электрохимия, фотохимия, химия высоких энергий, компьютерная химия и др. Только перечень фундаментальных наук химического направления уже говорит об исключительном разнообразии проявления химической формы движения материи и влиянии ее на пашу повседневную [c.14]

Монография состоит из десяти глав. В первой главе, посвященной общим кинетическим закономерностям химических реакций, рассматриваются простые и сложные реакции и химическое равновесие. Вторая глава посвящена вопросу о химическом механизме реакций. В ней рассмотрены экспериментальные методы изучения механизма реакций, вопрос о промежуточных веществах и реакции свободных атомов и радикалов. Третья глава посвящена теории элементарных химических процессов, включая теорию столкновений и метод переходного состояния. В четвертой главе рассматриваются бимолекулярные реакции различных типов, а также вопрос о зависимости скорости этих реакций от строения реагирующих частиц, и в пятой главе — мономолекулярные и тримолекулярные реакции. Шестая глава посвящена вопросу об обмене знергии при соударениях молекул, играющем основную роль в процессах их термической активации и дезактивации. В седьмой главе рассмотрены фотохимические реакции, в восьмой — реакции в электрическом разряде и вкратце, что, может быть, не соответствует их все возрастающему значению,— радиационнохимические реакции. Девятая глава посвящена цепным химическим реакциям и последняя, десятая, глава — кинетике реакций в пламенах. В этой главе рассматривается также вопрос о равновесиях в пламенах. [c.4]

Химическая кинетика занимается изучением закономерностей протекания химических реакций во времени. Знание количественных характеристик этих закономерностей позволяет иногда непосредственно определять оптимальные режимы осуществления химического процесса. Однако только знание механизма реакции позволяет сознательно управлять химическим процессом. Механизм реакции можно считать полностью установленным, если известно, из каких элементарных стадий она состоит и каковы величины констант скоростей этих стадий. Объем информации, полученной из кинетических данных, зависит от точности экспериментальных методов идентификации и определения концентрации исходных, промежуточных и конечных продуктов реакции, а также от методов обработки экспериментальных данных. [c.3]

Для дальнейшего развития представлений о строении границы раздела электрод — ионная система и о кинетике процессов на этой границе необходимо усовершенствование существующих и разработка новых экспериментальных методов, более широкое применение современной электронно-вычислительной техники. Уже достигнут существенный прогресс в автоматизации электрохимических измерений и развитии разнообразных импульсных методов, позволяющих, в частности, изучать явления, которые протекают за времена порядка 10 с и менее (импульсные гальваностатические методы, метод высокочастотной рефлектометрии и др.). Далеко не исчерпаны возможности метода фотоэмиссии электронов из металла в раствор. Большой интерес представляют оптические методы изучения состояния поверхности электродов, а также воздействие на границу электрод — раствор лазерными импульсами различной длительности и частоты. Ценным дополнением к существующим методам электрохимической кинетики может служить метод изучения фарадеевских шумов — чрезвычайно слабых флуктуаций потенциала или тока, сопровождающих протекание всех электродных процессов и вызванных дискретным характером переноса электронов через границу фаз, дискретностью диффузионного потока и т. д. Использование электродов в виде очень тонких проволок или пленок, напыленных в вакууме на инертные подложки, позволяет делать выводы об адсорбционных явлениях по изменению сопротивления этих электродов. Для изучения состояния поверхности электродов и кинетики электродных процессов еще недостаточно используются такие мощные современные методы, как ЯМР, ЭПР, дифракция медленных электронов и т. п. Новые методы предварительно проверяются на ртутном электроде, на котором строение двойного слоя и кинетика многих электродных процессов исследованы с количественной стороны. По-прежнему актуальна проблема разработки методов очистки исследуемых растворов от посторонних примесей и приготовления чистых электродных поверхностей. [c.391]

В рамках органической химии представления о том, как происходит термический крекинг алканов или других соединений углерода, начали развиваться задолго до того, как -появились исследования термического крекинга, так как сама химическая кинетика я вляется продуктом более позднего развития. Эти представления опирались на сведения о химическом составе продуктов крекинга различных соединений, получаемых путем химического анализа газов и жидких продуктов крекинга. Естественно, что с накоплением таких экспериментальных данных должно было начаться изучение проблемы крекинга. Только в тридцатых годах стало очевидным для исследователей, что для суждения о механизме крекинг-процесса необходимы точные опыты по изучению скорости распада, и появляются первые исследования по кинетике крекинга. К этому времени развитие экспериментальных методов изучения скоростей реакций достигло надлежащей высоты и стала возможной постановка кинетических опытов с точным учетом условий их. [c.16]

Весьма большое значение для развития электрохимической кинетики приобрело применение новых экспериментальных методов изучения электрохимических процессов и установления достаточно объективных теоретических предпосылок для определения физической сущности изучаемых технологических процессов. [c.7]

Суть экспериментального метода изучения кинетики растворения состоит в том, что при постоянных в процессе каждого опыта значениях концентрации (С ) компонента в растворителе и температуры t) и при неизмененных внешних гидродинамических параметрах (Г) процесса (скорости движения растворителя относительно поверхности растворения или интенсивности перемешивания суспензии в аппаратах с механической мешалкой) непрерывно или через некоторые промежутки времени тем или иным методом измеряется количество растворившегося вещества. В конце процесса измеряется время полного растворения всей пробы вещества. Эксперименты проводят при различных значениях С/, и Г. По полученным данным определяется аппроксимационная зависимость вида [c.483]

Существенным преимуществом экспериментального метода изучения кинетики сушки по сравнению с методами построения теоретических моделей процесса является то, что экспериментальная информация суммарно учитывает сложную совокупность всех физических факторов, оказывающих влияние на скорость исследуемого процесса. С другой стороны, получаемая в опытах информация достоверна только в тех условиях, при которых проводились конкретные экспериментальные измерения. [c.576]

В монографии излагаются общие вопросы кинетики гетерогенных каталитических реакций, ее особенности и взаимосвязь кинетики и термодинамики процесса, обсуждаются закономерности отдельных стадий каталитических процессов, соотношение кинетики прямой и обратной реакций, кинетические уравнения процессов в идеальных и реальных адсорбированных слоях, рассматриваются вопросы об оптимальных условиях реакций и об оптимальном катализаторе. В заключение дается анализ особенностей различных экспериментальных методов изучения кинетики и проводится их сопоставление. Изложение дается в основном [c.3]

За последние годы наибольший успех в области зкспериментальной кинетики был связан с развитием экспериментальных методов обнаружения и изучения небольших количеств активных промежуточных продуктов (главным образом свободных радикалов), образующихся в сложных химических системах. Эти методы составляют прочную основу для понимания механизма и кинетики химических процессов. Их обсуждению и математической обработке посвящена обширная литература. В настоящем разделе мы ограничимся описанием наиболее важных методов. [c.94]

Обычные электрохимические методы изучения двойного слоя не позволяют однозначно выделить из экспериментально определяемого полного заряда д свободный заряд поверхности электрода. Именно поэтому принятая в настоящее время модель двойного электрического слоя исходит из допущения, что на электродах типа ртути, свинца и висмута д=дсв- С другой стороны, на электродах из металлов платиновой группы процессы частичного или даже полного разряда ионов при их адсорбции нельзя не учитывать. Перенос заряда доказывают данные по кинетике адсорбции и обмена ионов. Так. например, адсорбционное равновесие в растворах неорганических солей на платиновом электроде устанавливается за время от нескольких минут [c.197]

В книге дана характеристика современного состояния производства дизельных топлив, рассмотрено влияние процессов смоло- и осадкообразования на ухудшение эксплуатационных свойств топлив, изложены экспериментальные данные по изучению кинетики инициированного окисления и автоокисления на начальных и глубоких стадиях процесса. Приведены кинетические характеристики окисляемо-сти дизельных топлив, контактирующих с конструкционными материалами. Дана оценка эффективности ингибиторов фенольного и амин-ного типа при стабилизации дизельных топлив. Обсуждаются способы стабилизации дизельных топлив, уделено внимание экспериментальным методам исследования качества дизельных топлив. [c.2]

Последующий материал этой главы и большей части главы VI посвящен экспериментальному исследованию эффекта соседних звеньев в полимераналогичных превращениях (развитые для этой цели методы можно применять также к изучению кинетики и механизма внутримолекулярных превращений). При такого рода исследованиях принимается, что реакционная способность функциональной группы макромолекулы зависит только от состояния ближайших соседних звеньев — прореагировали они или нет. В этом случае, как показано в гл. II, кинетика процесса, а также распределение звеньев в цепи и композиционная неоднородность продуктов реакции являются функциями трех индивидуальных констант скорости ко, ки 2, которые характеризуют реакционную способность исходных звеньев, имеющих О, 1 и 2 прореагировавших соседних звена соответственно. Естественно, возникает вопрос — может ли быть реализована такая модель полимераналогичного превращения на опыте, в условиях кинетического эксперимента [c.168]

До настоящего времени все сведения о скоростях химических процессов и их энергиях активации получаются путем экспериментального изучения кинетики этих процессов. Расчетные методы химической кинетики позволяют рассчитать скорость химического процесса в каких либо условиях (например, при определенной температуре и концентрации реагентов) только в случае, если известна скорость той же реакции в других условиях. В отдельных случаях удается дать соотношение, позволяющее, зная скорость одной химической реакции, рассчитать скорость какой-либо сходной химической реакции. Фактически это означает, что химическая кинетика может рассчитывать лишь отношение скоростей реакций в различных условиях или отношение скоростей каких-либо родственных реакций, т. е. относительные значения скорости. [c.65]

Более детальную информацию о механизме ферментативной реакции с участием ряда промежуточных соединений дает изучение процесса в нестационарном режиме. Именно поэтому теоретические и экспериментальные методы исследования нестационарной кинетики ферментативных реакций получили в последнее время существенное развитие. [c.175]

В данной главе рассмотрены способы определения констант скорости фотохимических и фотофизических процессов из данных по кинетике люминесценции и описаны экспериментальные методы ее изучения. [c.182]

В последнее время теоретическая и экспериментальная электрохимия развивалась во многих направлениях. Успехам в теории способствовало создание и конструирование высокочувствительных измерительных приборов и оборудования, позволивших усовершенствовать имеющиеся и создать новые методы изучения статики и кинетики электродных процессов. Использование катодных вольтметров, осциллографов, потенциостатов и других подобных электронных приборов для исследования и определения кинетических параметров имеет особое значение. [c.7]

При экспериментальном изучении строения двойного электрического слоя основной задачей становится разработка электротехнической схемы, применимой в широком диапазоне частот, а также расчет элементов этой схемы. Для идентификации схемы необходимо привлекать сведения из электрохимической кинетики с использованием экспериментальных методов исследования кинетических параметров электродных процессов. [c.319]

Поскольку кинетика изучает реакцию как процесс, то она имеет и специфическую методологию - совокупность теоретических концепций и экспериментальных методов, позволяющих изучать и анализировать химическую реакцию как развертывающийся во времени эволюционный процесс. Экспериментальная кинетика располагает разнообразными приемами проведения реакции и методами контроля за ней во времени. За последние 40 лет разработаны кинетические методы изучения быстрых реакций струевые, импульсные и т. д. Созданы при- [c.16]

Дальнейшее развитие и экспериментальное подтверждение изложенной теории явилось в применении к пористым катализаторам предметом многолетних обширных исследований Ройтера и его сотрудников [36]. Ими разработан изяш,ный экспериментальный метод изучения макроскопической кинетики на пористых катализаторах, получивший название метода диафрагм. Реакционный сосуд разделяется перегородкой из пористого катализатора одна сторона ее омывается потоком исходной смеси, другая соприкасается с замкнутым пространством, из которого отбираются пробы для анализа. После выхода на стационарный режим в замкнутой части сосуда устанавливается такая же концентрация каждого из компонентов, как в центре куска катализатора с радиусом порядка толщины диафрагмы. Подавая в проточную часть сосуда компоненты по отдельности или в смеси с инертными (не реагирующими в данных условиях) газами, определяют непосредственно эффективные коэффициенты диффузии. При этом постоянство давления достигается заполнением замкнутого объема инертным газом. Создавая же на диафрагме перепад давлений, определяют по скорости истечения газопроницаемость диафрагмы. Уже по характеру зависимости газопроницаемости от давления устанавливают, находится ли процесс в порах в кнудсеновской области, или течение происходит по закону Пуазейля. В пос-леднел случае диаметр пор молшо определить из отношения коэффициентов диффузии и газопроницаемости. В кнудсеновской области эти коэффициенты совпадают, и необходимо дополнительное определение внутренней поверхности адсорбционными методами, [c.101]

Значение хроматографии для подбора. Чем сложнее процесс и чем больше требования к полифункциональности и селективности катализаторов, применяющихся для его осуществления, тем меньшую помощь в подборе способна оказывать теория катализа в ее современном состоянии. Поэтому, наряду с работами над дальнейшей разработкой теории, большое значение приобретает усовершенствование экспериментальных методов изучения каталитических св011ств и закономерностей подбора, необходимых для получения более полной и быстрой информации. С этой точки зрения следует особенно подчеркнуть большие возможности хроматографии газов и паров. Она позволяет обнаруживать и исследовать каталитические явления при очень малых степенях превращения быстро устанавливать полный состав продуктов реакций получать исходные ве-)цества в особо чистом состоянии изучать адсорбцию компонентов реакций на катализаторах во время реакций и, наконец, проводить экспрессное изучение кинетики каталитических процессов, удельных поверхностей и других важных характеристик процесса и катализатора [7]. В изучении механизма сложных контактных реакций особенно эффективна радиохроматография [8]. Очень перспективно исследование реакций в хроматографическом режиме [9], позволяющее обходить термодинамические запреты, и т. д. [c.16]

Существенным преимуществом экспериментального метода изучения кинетики (скорости) сушки по сравнению с попытками построения теоретических моделей процесса является то, что полученная информация интегрально учтывает сложную совокупность всех физических факторов, оказывающих влияние на ско-рос сследуемого процесса. С другой стороны, получаемая в такого рода опытах информация обладает достоверностью только при конкретных условиях эксперимента и для тех материалов, с которыми он проводился. [c.218]

В монографии рассмотрены термодинамические, кристаллографические и электронные свойства поверхности. Дан обзор экспериментальных методов изучения физики и химии поверхности, причем особый акцент сделан на современные методы исследования. Описаны адсорбционные явления на границе газ - твердое тело, газ - жидкость, жидкость - жидкость, твердое тело - жидкость, а также излог жены данные по адсорбции неорганических ионов из водного раствора. С современных позиций проанализированы многочисленные проблемы гетерогенного катализа, кинетика и механизм электродных реакщй и процессы коррозии. Значительное внимание уделено проблемам, связанным с образованием, стабилизацией и коагуляцией коллоидных систем, а также электрическим явлениям на границе коллоидная частица - раствор. [c.5]

Однако при смешаннодиффузионном механизме процесса всегда должен существовать градиент концентрации в твердой фазе и, следовательно, эффект прерывания должен быть и в этом случае. По этой причине метод прерывания, хотя и является наиболее надежным из всех существующих экспериментальных методов изучения кинетического механизма гетерогенного процесса, вероятно, не всегда позволяет однозначно ответить на вопросы протекает ли исследуемый процесс по внутридиффузионному механизму, или на его кинетику оказывает влияние диффузионное сопротивление в жидкой пленке на границе раздела фаз ионит — раствор. [c.55]

Остановимся несколько подробнее на экспериментальных методах изучения реакций полимеров в диффузионном режиме окисления. Прямые методы исследования процессов окисления, основанные на измерении количества погиощенного кислорода, не дают никакой информации о кинетике окисления полимеров, осложненной диффузией кислорода, кроме фиксации толщины и температуры образца, при которых происходит переход кинетического режима окисления (не зависящего от диффузии кислорода) в диффузионный. Применение подобной техники эксперимента позволило опрепелить критические значения толщины вулканиза-тов эластомеров, различного типа Ц64] при температуре, соответствующей нижней температурной границе изменения режима окисления [64] [c.66]

Н. Н. Семенов всегда уделял большое внимание конкретному механизму химических реакций. Этот вопрос детально рассмотрен в докладах Г. Р. Де Маре (Бельгия) и Э. Ратайчака (Польша). Доклад В. Л. Таль-розе носвящ ен масс-сиектросконии в химической кинетике. Результаты первой работы в этой области были опубликованы Н. Н. Семеновым и В. Н. Кондратьевым еш е в 1924 г. Новый экспериментальный метод изучения механизма химических реакций был представлен Трашем (Англия). H.H. Семенов был одним из первых, кто поставил вопрос о скоростях элементарных химических процессов. Этому посвящ ен доклад В. Н. Кондратьева. [c.4]

Интеллектуальный диалог ЛПР—ЭВМ представляет наиболее эффективную форму организации ППР в различных режимах в режимах сбора и переработки экспериментальной информации, в режимах синтеза оптимальных функциональных операторов объ-ектов) в режимах автоматизированного решения проектных задач, в режимах поиска оптимальных законов гибкого управления и др. Из перечисленных режимов ППР, реализуемых в форме диалога ЛПР—ЭВМ, для успешного решения задач в области теории и практики гетерогенного катализа особое значение приобретают автоматизированные методы получения достоверной информации о процессе, глубины ее обработки и осмысления. Здесь на первый план выступают вопросы оптимальной организации эксперимента, обеспечения его гибкости и информативности, создания специализированных систем научных исследований (АСНИ). Специализация методов экспериментального исследования может осуществляться по различным направлениям изучение только или преимущественно самих катализаторов изучение только или преимущественно каталитических процессов, изучение отдельных свойств, не имеющих простой и однозначной связи с катализом, и изучение свойств, непосредственно характеризующих катализ прямые методы изучения каталитического процесса — его выходов, селективности и кинетики в сочетании с его экономической эффективностью, целесообразностью его промышленной реализации и т. п. [c.38]

Следует отметить, что наряду с накопленным большим экспериментальным материалом и теоретическими выкладками до сих пор нет определенной теории, объясняющей механизм действия сплавных катализаторов в реакциях гидрирования и гидрогено-лиза. В последние годы для выявления более тонких закономе рно-стей процесса стали широко применяться более чувствительные методы изучения, 1В частности кинетико-цотеицио.метричеокие методы и методы математического моделирования [32, 33]. [c.42]

Для изучения влияния на кинетику гетерогенных каталитических процессов макрофакторов третьего вида В.А.Ройтер с сотрудниками предложили экспериментальный метод сравнения кинетических данных, полученных в стационарных условиях на катализаторе, приработанном к реакционной смеси, и в условиях 1фатковременного контакта с реакционной смесью - в нестационарном режиме /107. На необходимость постановки таких опытов при изучении кинетики реакций гетерогенного катализа указывает Г.К.Боресгов [c.91]

Наиболее быстро прогрессирующим разделом электрохимии в настоящее время является учение о кинетике и механизме электрохимических процессов. Развитие квантовой электрохимии позволило существенно прояснить проблему природы элементарного акта переноса заряда и подойти с единой точки зрения к реакциям переноса заряда в объеме раствора и на границе фаз. Своеобразие электрохимических процессов на границе электрод — раствор определяется их реализацией в области пространственного разделения зарядов, условно называемой двойным электрическим слоем. Теоретические и экспериментальные исследования строения двойного слоя составляют важный раздел современной электрохимии, новый этап в развитии которого ознаменован разработкой молекулярных моделей двойного слоя, применением прямых оптических методов in situ и мощных современных физических методов изучения поверхности ех situ (дифракция медленных электронов, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, Оже-спектроскопия и др.), использованием в качестве электродов граней монокристаллов. [c.285]

ДЯоо — тепловой эффект, или энтальпия, химического процесса. Экспериментально непрерывно наблюдают изменение АТ с), т. е. Д7 (0 =7 обр(0—То, где Т обр( ) —средняя температура образца То — некоторая известная температура, которую или поддерживают постоянной (изотермический режим), или определенным образом изменяют (неизотермический режим). Величина Д7 ( зависит от глубины и теплового эффекта реакции, теплоемкости образца и характеристик регистрирующей системы. Таким образом, задача теории метода применительно к изучению кинетики химических реакций заключается в установлении функциональных зависимостей типа [c.309]

Для исследования коррозии и ее влияния на техническое состояние аппаратурных элементов химико-технологической системы удобно использовать детерминированные по методу описания модели, т. е. модели, заданные логическими, алгебраическими или дифференциальными уравнениями, либо их решениями в виде функций времени и экспериментальными данными испытаний. Целью моделирования в этом случае служит либо итог коррозии (/, Ат, АР, Да и др.), либо изучение кинетики процесса. В тех1нике под скоростью коррозии часто понимают среднюю скорость коррозионного процесса Уср [c.174]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология