Исследование фазового и химического равновесия

Предварительный анализ свойств компонентов и смеси уже позволяет выделить группы альтернативных способов получения чистых компонентов, однако в большей степени полезен при выполнении анализа фазового и химического равновесия, так как сужает область экспериментальных и расчетных исследований. Например, если смесь относится к гомогенным без азеотропов с большой разностью температур кипения, но содержит компонент (или компоненты) с повышенной коррозионной способностью, то ее разделение может быть обеспечено обычной ректификацией (возможно, с применением аппаратов однократного испарения). Расчет этих процессов не представляет труда, однако, очевидно, особое внимание должно быть уделено подбору материала оборудования. С другой стороны, при наличии азеотропов число возможных способов разделения возрастает (азеотропно-экстрактивная ректификация, вакуумная ректификация или под давлением, мембраны, кристаллизация и т. д.). Ясно, что выбор оптимального способа разделения должен производиться на основе более полного расчетного и, возможно, экспериментального исследования. [c.97]

Ограничения по материальным и энергетическим потокам выявляются в некоторой степени на этапе анализа свойств реагентов, продуктов реакции и разделения, тепло- и хладоагентов, исследования фазового и химического равновесия. Предварительный же расчет отдельных аппаратов на этапе выбора способа (или альтернативных способов) ведения процесса позволяет найти реальные (в рамках принятых допущений) нагрузки с учетом эффективности. При наличии этих данных схема может анализироваться без детального проектирования отдельных элементов для получения оптимальной технологической схемы. [c.144]

Исследование фазового и химического равновесия [c.40]

Настоящий курс физической химии написан с учетом возрастания требований к теоретической подготовке студентов. Перед коллективом авторов стояла задача написать книгу, отвечающую программе для химико-технологических институтов и в то же время такую, которая не устарела бы сразу по выходе из печати, учитывая неуклонное развитие науки о веществе и его превращениях. Этим определены особенности данного курса, в нем рассмотрены основные разделы физической химии — учение о строении вещества и химической связи, теория спектральных методов исследования молекул, химическая термодинамика (феноменологическая и статистическая), учение о фазовых равновесиях и растворах, электрохимия, химическая кинетика и катализ. Исключение материала, традиционно включаемого в учебники, но не имеющего прямого отношения к программе (учение о газах, жидкостях и т. п.), позволило уделить больше места основному содержанию физической химии. Материал пособия несколько выходит за рамки действующей программы, но тем самым предоставляются возможности использовать его при неизбежных ее изменениях и, что не менее важно, это делает его полезным для аспирантов и научных сотрудников, специализирующихся в области физической химии. Материал, который может быть опущен студентом при первом прочтении, выделен петитом. [c.3]

Раздел химической термодинамики, посвященный исследованиям тепловых эффектов химических реакций, теплотам фазовых переходов, теплотам растворения веществ, разбавления растворов и т. п. называется термохимией. Значение термохимии в области теории и практики весьма велико. Тепловые эффекты широко используются не только при расчетах тепловых балансов различных процессов,, но и при исследовании химического равновесия. [c.205]

Исторически термодинамика возникла при изучении превращений теплоты в механическую работу. Затем объектом изучения стали количественные соотношения между теплотой и различными формами энергии. Химическая термодинамика отличается тем, что она изучает превращения химической энергии в теплоту, работу и другие формы энергии. Объектами исследования химической термодинамики являются тепловые балансы физико-химических процессов, фазовые и химические равновесия, свойства веществ в растворах. [c.18]

Функция (VI 1.7) называется изобарно-изотермическим потенциалом , или энергией Гиббса. Она широко используется при исследовании различных химических и фазовых равновесий в изобарноизотермических условиях, которые легко создавать и поддерживать. [c.106]

Полученные результаты и новизна разработка нового рационального метода построения фазовых диаграмм на основании соотношений масс кристаллизующейся фазы и энтальпией фазового перехода создание отечественного сканирующего калориметра формирование нового перспективного направления в физико-химическом анализе гетерогенных систем - рациональной методологии исследования фазовых равновесий конденсированных систем на основе дифференциальной сканирующей калориметрии. [c.77]

Объектом исследования химической кинетики является химический процесс превращения реагентов в продукты. Можно возразить, что химическая реакция является предметом исследования и ряда других химических дисциплин, таких как синтетическая и аналитическая химия, химическая термодинамика и технология. Следует отметить, что каждая из этих дисциплин изучает химическую реакцию в своем определенном ракурсе. В синтетической химии реакция рассматривается как способ получения разнообразных химических соединений. Аналитическая химия использует реакции для идентификации химических соединений. Химическая термодинамика изучает химическое равновесие как источник работы и тепла и т. д. Свой специфический подход к химической реакции имеет и кинетика. Она изучает химическое превращение как процесс, протекающий во времени по определенному механизму с характерными для него закономерностями. Это определение нуждается в расшифровке. Что именно в химическом процессе изучает кинетика Во-первых, реакцию как процесс, протекающий во времени, ее скорость, изменение скорости по мере развития процесса, взаимосвязь скорости реакции с концентрациями реагентов - все это характеризуется кинетическими параметрами. Во-вторых, влияние на скорость и другие кинетические параметры реакции условий ее проведения, таких как температура, фазовое состояние реагентов, давление, среда (растворитель), присутствие нейтральных ионов и т. д. Конечный результат таких исследований - количественные эмпирические соотношения между кинетическими характеристиками и условиями проведения реакции. В-третьих, в кинетике изучают способы управления химическим процессом с помощью катализаторов, инициаторов, промоторов, ингибиторов. В-четвертых, кинетика стремится раскрыть механизм хи- [c.15]

Несмотря на то, что результаты исследования кинетики и равновесия рассмотренных выше реакций взаимодействия формальдегида с водой во многом носят приближенный характер, они имеют исключительно важное значение для понимания многих особенностей системы формальдегид — вода в целом. Особая ценность этих данных заключается в том, что на их основе можно установить достаточно четкие пределы влияния химических превращений на фазовые равновесия и переходы, т. е. ответить на вопрос о том, в каких условиях система может рассматриваться [c.93]

Исследованию фазовых равновесий данной системы посвящены десятки работ [1, 22], причем поток публикаций не прекращается и в настоящее время. Сочетание комплекса химических превращений с широким ассортиментом фазовых переходов делает [c.135]

Основные закономерности процесса ректификации могут быть рассмотрены в различных аспектах. В одном из них главное место занимает теория ректификационных аппаратов, позволяющая находить их оптимальные конструкции. В другом — возникает вопрос о закономерностях ректификаций, определяемых в большей степени не конструкцией колонн, а физико-химической природой разделяемых смесей. Если учесть, что в промышленной практике разделения многокомпонентных смесей азеотропные смеси со сложными по структуре диаграммами фазового равновесия занимают значительное место, становится ясно, что исследование физико-химических сторон процесса ректификации имеет принципиальное не только [c.130]

Учитывая, что уравнение фазового равновесия предусматривает равенство как химических потенциалов, так и стандартных химических потенциалов, обычно в исследованиях фазового равновесия жидкость-пар за стандартное состояние для обеих фаз принимается состояние чистого компонента при температуре кипения раствора как для жидкой, так и для паровой фаз. [c.151]

Книга предназначена для научных работников и работников промышленности, занимающихся расчетом и исследованием фазового равновесия, а также для студентов химических, нефтяных, металлургических и других высших учебных заведений, желающих углубить знания в области теории и практического применения учения о гетерогенных равновесиях. [c.2]

Из изложенного выше следует, что понятие об идеальной газовой смеси как о смеси частиц, взаимодействие которых заключается только в упругих соударениях, неприменимо к жидкостям и твердым телам, так как эти состояния вещества невозможны без межмолекулярного взаимодействия. Энергия последнего зависит от химической природы и строения молекул, которые чрезвычайно разнообразны. Поэтому изучение свойств вещества в конденсированном состоянии представляет большие трудности по сравнению с изучением свойств вещества в газообразном состоянии. Однако применительно к задачам, возникающим при исследовании фазового равновесия, эти трудности можно в некоторой степени обойти. Специфика этих задач заключается в том, что в них всегда рассматриваются по крайней мере две фазы. В состоянии равновесия свойства фаз связаны выведенными выше термодинамическими условиями равновесия. Используя эти условия, представляется возможность почти полностью исключить из рассмотрения вопросы, связанные со строением конденсированных фаз. Это достигается путем сопоставления реальных смесей с идеальными. [c.49]

При экспериментальном исследовании фазового равновесия определяются состав равновесных фаз, а также температура и давление. Все величины, необходимые для термодинамической обработки опытных данных, — химические потенциалы, летучести, парциальные давления, активности и коэффициенты активности компонентов — определяются расчетным путем. В соответствии с этим, термодинамическая обработка опытных данных связана с возможностью двух видов погрешностей [c.143]

Компоненты твердой фазы переходят в газовую, как правило, при высоких температурах. Это создает существенные трудности при экспериментальном исследовании фазового равновесия в таких системах. Другой особенностью систем такого типа является то, что при высоких температурах происходят процессы образования и диссоциации химических соединений, состоящих из компонентов системы. Поэтому условия фазового равновесия должны рассматриваться в совокупности с химическими реакциями, протекающими в системе. [c.257]

Чаще всего компоненты твердой фазы сильно различаются по летучести. Для экспериментального исследования условий фазового и химического равновесия в таких системах наиболее распространенным стал следующий прием. Инертный газ с известным содержанием более летучего компонента при выбранных температуре и давлении приводится в контакт с твердым образцом, представляющим собой чистый, менее летучий компонент или смесь обоих компонентов известного состава. В зависимости от составов твердой и газовой фаз либо летучий компонент из последней переходит в твердую фазу, либо наоборот. Предельным состоянием указанных процессов является состояние равновесия, но достижении которого определяется состав твердой фазы, находящейся в равновесии с газовой фазой заданного состава. [c.257]

Возникновение равновесной разности потенциалов по сути своей аналогично установлению химического равновесия. Изучение закономерностей возникновения и изменения равновесной разности потенциалов составляет предмет электрохимической термодинамики. К области кинетики электрохимических реакций относится выявление отдельных стадий процесса и определение их скорости. Наряду с рассмотрением равновесных потенциалов важное значение приобретает исследование перенапряжения, возникающего при протекании тока через фазовую границу, что в общем равнозначно исследованию скорости химических реакций. [c.20]

Исследование фазовых равновесий сводится главным образом к изучению температур, давлений и концентраций, при которых осуществляется равновесие между фазами. Физико-химический анализ неоднородных или гетерогенных систем, в состав которых входят растворы, представляет собой один из способов исследования растворов. Основным термодинамическим соотношением, дающим возможность ориентироваться в экспериментальном материале по равновесным гетерогенным системам, является правило фаз Гиббса ) [c.203]

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВЫСШИХ а ОКИСЕЙ ОЛЕФИНОВ И ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ ЖИДКОСТЬ—ПАР В БИНАРНЫХ СИСТЕМАХ, ОБРАЗОВАННЫХ а-ОКИСЯМИ ОЛЕФИНОВ И СООТВЕТСТВУЮЩИМИ ОЛЕФИНАМИ [c.31]

Исследование физико-химических свойств высших а-окисей олефинов и фазового равновесия жидкость—пар в бинарных системах, образованных и-окисями и соответствующими олефинами. — В сб. Основной органический сннтез и нефтехимия, Ярославль, ЯПИ, 1981, вып. 15, с. 30—34. [c.126]

ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ ЖИДКОСТЬ-ПАР В СИСТЕМЕ АЦЕТАЛЬДЕГИД (АА) — ВИНИЛ БУТИЛОВЫЙ ЭФИР (ВБЭ) — ВОДА (В) - БУТАНОЛ-1 (Б) С ХИМИЧЕСКИМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ КОМПОНЕНТОВ [c.29]

Исследование химических равновесий (172). Определение констант нестойкости комплексных соединений в растворах (173). Исслёдование диффузии и самодиффузии (175). Исследование фазовых гетмогенных равновесий (177). Исследование поверхности твердых тел (179). Исследование адсорбции (183). Проблемы катализа (184). Проблемы электрохимии (189). [c.239]

Исследуемое с помощью М. а. м. явление самодиффузии никакими иными методами, за редким исключением, не может быть изучено. В процессе исследования фазовых гетерогенных равновесий учитывают то обстоятельство, что удельная радиоактивность пара над веществом, в которое введена изотопная метка, пропорциональна внешнему давлению. Особенно широко М. а. м. применяют для изучения равновесий твердая фаза — пар, поскольку давление пара над кристаллическим телом обычно мало и химико-аналитические методики оказываются недостаточно чувствительными для его онределения. Статические методы определения давления пара сводятся к определению радиоактивности газовой фазы над веществом, в к-рое введено известное количество радиоактивного изотопа. К ним относится и метод точки кипения, основанный на том, что скорость испарения вещества при достижении точки кипения существенно изменяется. Вследствие этого кривая, выражающая зависимость радиоактивности пара от времени, характеризуется изломом, приходящимся на т-ру кипения. Поскольку пар при т-ре кипения жидкости является насыщенным, анализ кривой радиоактивность пара — время позволяет определить давление насыщенного пара. Динамические методы определения давления пара основаны на определении количества вещества, уносимого потоком химически индифферентного газа, проходящего над образцом. Измеряя радиоактивность уносимого вещества при различных скоростях и экстраполируя величину радиоактивности на нулевую скорость, устанавливают количество пара, находящегося в равновесии над твердым образцом, выдерживаемым при определенной т-ре. В радиометрическом варианте метода Лэнгмюра определяют уменьшение радиоактивности меченного радиоизотопом материала. Эта величина пропорциональна потере массы образца потеря же массы, в свою очередь, пропорциональна давлению насыщенного пара. Разработано несколько вариантов приложения М. а. м. к изучению различных характеристик поверхностп материала и, прежде всего, истин- [c.813]

Практикум содержит работы iio основным paJдeлaм фнничсско химии. В пособии рассмотрены методы физико-химических измерении, обработки экспериментальных данных и способы их расчетг)в. Большое внимание уделено строению вещесто, первому началу термодинамики, фазовому равновесию 13 одно-, двух- и многокомпонентных системах, химическому равновесию в гомогенных системах и др. Интерес представляют работы по молекулярной спектроскопии и кинетике гомогенных и гетерогенных [)еакций. Изменены работы, связанные с применением термохимических, рентгеноструктурных и некоторых электрохимических методов исследования. Введены работы по расчету сумм состояния и термодинамических функций. [c.2]

Несмотря на различную физико-химическую природу рассмотренных выше процессов, разработка математических моделей каждого из них и методология определения параметров во многих аспектах имеет много общего. Прежде всего для каждого из процессов характерны такие этапы, как исследование условий химического и фазового равновесия, причем для большинства из пих по единой методологии и одним и тем же моделям оценка гидродинамической структуры систем с двумя (и более) фазами применительно к выбранному типу оборудования оценка параметров кинетических закономерностей (коэффициентов массопередачи, площади поверхности раздела фаз, коэффициентов диффузии и т. д.) для учета реальных условий массоиереноса установление механизма химических реакций и оценка параметров (для процессов химического превращения, хеморектификации, хемосорбции), выбор разделяющего агента (для комплексов с разделяющими агентами). [c.94]

Исследование условий фазового и химического ргвновесия. Знание условий фазового и химического равновесия позволяет не только принципиально решить вопрос о возможности разделения смеси методами ректификации, экстракции и т. д. или определить степень превращения в случае обратимых химических реакций, но и найти оптимальную схему разделения или условия проведения реакции. Данные по равновесию частично имеются в литературе, однако в большинстве случаев их необходимо либо измерять непосредственно, либо рассчитывать. Непосредственное измерение обычно связано с большими затратами времени и средств. Поэтому чаще всего приходится прибегать к расчетным методам получения равновесных данных на основе минимального объема экспериментальных параметров. Поскольку точность данных определяет качественные и количественные характеристики результатов расчета, необходимы точные базисные данные, равно как и надежные методы расчета. [c.98]

Обоснованный выбор способа ведения процесса (группы альтернативных процессов) должен проводиться с учетом ряда факторов, а именно в результате анализа физико-химических, термодинамических свойств смеси и отдельных компонентов исследования условий химического и фазового равновесия эксер-гетического (термодинамического) анализа отдельных установок оценки стоимостных характеристик установок. [c.15]

Настоящая монография в известной мере представляет собой результат сотрудничества между кафедрой теории растворов ЛГУ им. А. А. Жданова и кафедрой технологии основного органического синтеза МИТХТ им. М. В. Ломоносова. Работы авторов по исследованию физико-химических основ ректификации и структурных закономерностей диаграмм фазового равновесия были в течение ряда лет скоординированы. Результаты работ к 1971 г. подробно изложены в различных статьях, в том числе и совместных. В связи с этим появилась возможность опубликовать данную монографию, содержание которой в заметной степени основано на оригинальных работах и не перекрывается содержанием других монографий нз этой области. Главы I—IV написаны В. Т. Жаровым, главы V, VII, VIII — Л. А. Серафимовым, глава VI написана совместно. [c.6]

Основные научные работы посвящены химической термодинамике металлических сплавов и оксидов металлов при высоких температурах, а также изучению термодинамических свойств цветных металлов. Проводил (с 1950) систематические исследования термодинамических свойств вольфраматов двухвалентных металлов и бинарных металлических систем в зависимости от состава и в связи с фазовой диаграммой. Изучал (1960— 1970) химическое равновесие применительно к реакциям образования и диссоциации оксидов металлов. Руководил авторским коллективом при подготовке учебника Курс физической химии (1963, 2-е изд. 1969). Один из авторов справочного руководства Химическая термодинамика в цветной металлургии (т. 1—8, 1960—1975, в соавторстве с А. Н. Крестовни-ковым и А. С. Шаховым). [c.137]

Чтобы ответить на этот вопрос, во время нагревания бомбу слегка наклоняют в одну сторону, а при охлаждении— поворачивают в другую сторону. Если стекло было действительно жидким при высокой температуре, то во время нагревания оно собирается в нижней части тигля, в то время как сосуществующий весьма текучий раствор собирается и затвердеет в той части, которая при охлаждении была нижней. Необходимо прежде охладить нИжнюю часть бомбы, в которой находится тигель, чтобы быстро закалить содержимое тигля и отделить его от газовой фазы, находящейся над ним. Затем раствор охлаждается под давлением и растворы щелочных силикатов образуют прозрачные, гомогенные водосодержащие стекла, вполне твердые, если содержание воды не превыщало 25%. Если, однако, золотой тигель поместить в бомбе лишь немного ниже крышки, то тепло будет быстрее отниматься от стенок бомбы, нежели от пробы, в то время как пространство наполнится водяным паром. При этом произойдет внезапное уменьщение давления, вода бурно выкипит из раствора, а нелетучие компоненты вспучатся и одновременно затвердеют. Образуются очень пористые пемзообразные, почти безводные силикатные массы. Этот процесс аналогичен вспучиванию нагреваемых природных пемз или водных стекол , описанному Барусом (см. С. I, 192). Главное преимущество метода Мори состоит в том, что-он может быть использован при статическом исследовании фазовых равновесий. Этот метод гидротермальной закалки позволяет сохранить в неизмененном виде (по химическому составу) кристаллы и раствор, которые были стабильными при высоких температурах (раствор представлен водосодержащим стеклом). Если при постоянной температуре изменять содержание воды и состав силикатной смеси, то граиищу области образования некоторой кристаллической фазы можно определить в соответствии с теми же принципами, которые справедливы в отнощении обычного сухого метода закалки (см. В. I, ЦО и ниже). Если, кроме того, стекло взвесить, то определится количество адсорбированной воды, т. е. содержание воды в горячем расплаве. Таким образом, станет известным истинный состав равновесных растворов, насыщенных при данной температуре относительно определенной кристаллической фазы. [c.600]

Бабакова О. К., Ба.тащов М. П., 1Пуль а Г. П. Исследование фазового равновесия жидкость—пар в системе ацетальдегид (АА) — винилбутиловый эфир (ВБЭ) — вода (В)—бутаиол-1 (Б) с химическим взаимодействием компонентов. — В сб. Основно органпческпй синтез и нефтехимия. Ярос.тавль Ярославский политехнический институт, 1983, вып. 18, с. 29—32. [c.92]

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЦИКЛООКТАИА, ЦИКЛООКТАНОЛА И ЦИКЛООКТАНОНА И ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ ЖИДКОСТЬ—ПАР В БИНАРНЫХ СИСТЕМАХ, ОБРАЗОВАННЫХ УКАЗАННЫМИ КОМПОНЕНТАМИ [c.61]