Равновесие некоторых химических реакций в газах под давлением

Второе издание кни.ги Основы физической химии дополнено методами расчета констант равновесия химических реакций и некоторыми новыми данными (появившимися в последние годы) о трансурановых элементах, плазменном состоянии веществ, изменении свойств газов, жидкостей и твердых тел при сверхвысоких давлениях, о сверхчистых металлах, о результатах физикохимических исследований отдельных химических реакций. [c.5]

Итак, мы вкратце познакомились с влиянием давления на равновесие и скорость химических реакций. Рассмотрение этого вопроса показывает, что во многих случаях высокое давление позволяет проводить химические процессы с большими выходами конечных продуктов и с большей скоростью, чем при атмосферном давлении. Мы узнали, что некоторые процессы (например, синтез аммиака из водорода и азота) пока практически осуществимы лишь при высоких давлениях. Естественно поэтому, что высокие давления все шире и шире внедряются в химическую технологию. Особенно это относится к реакциям между газами, протекающим со сжатием, а также к реакциям между газами и жидкостями. [c.11]

Общее условие химического равновесия (11.146) в многокомпонентной системе относительно реакции (П.2) между ее компонентами представляет собой уравнение между химическими потенциалами компонентов реакции, которые согласно (11.99) являются функциями температуры, давления и химического состава системы. Поэтому при заданной температуре и давлении уравнение (11.146) определяет некоторое соотношение между концентрациями компонентов, участвующих в химической реакции. Определим характер этого соответствия для смеси идеальных газов. [c.136]

Кроме описанного выше простейшего случая равновесия между твердым веществом и его насыщенным паром, существуют более сложные примеры, в которых между твердым телом и газом протекают химические реакции. При этом образуется одно или несколько соединений. Так, водяной пар образует с некоторыми твердыми веществами характерные соединения, называемые гидратами, которые сравнительно легко разлагаются при нагревании. Как вытекает из правила фаз, эта система моновариантна, и следовательно, каждой температуре соответствует определенное давление пара, называемое упругостью разложения, подобно тому, как это происходит при испарении жидкости или при возгонке твердого тела. Сульфат двухвалентной меди, например, образует с водой три гидрата [c.44]

Скорость реакции зависит от мно] их причин. На нее влияют природа и концентрация реагентов, давление (для реакций с участием газов), температура, катализатор, примеси и их концентрации, степень измельчения (в реакциях с участием твердых веществ), среда (для реакций в растворах), форма сосуда (в цепных реакциях ), интенсивность света (в фотохимических реакциях), потенциал электродов (в электрохимических реакциях), мощность дозы излучения (в радиационнохимических процессах). Таким образом, лишь некоторые из факторов, действующих на скорость реакции, одновременно оказывают влияние на химическое равновесие. В связи с этим надо отметить огромную трудность учета действия различных факторов на скорость реакции и, тем более, количественной их оценки. [c.102]

Скорость реакции зависит от многах факторов. На нее влияют природа и концентрация реагентов, давление (для реакций с участием газов), температура, катализатор, примеси и их концентрации, степень измельчения (в реакциях с участием твердых веществ), среда (для реакций в растворах), форма сосуда (для цепных реакций), интенсивность света (для фотохимических реакций), потенциал электродов (для электрохимических реакций), мощность дозы излучения (для радиационнохимических процессов). Лишь некоторые из этих факторов одновременно оказывают влияние на химическое равновесие. [c.231]

Иногда химическая реакция начинается, идет некоторое время, а затем как будто прекращается еще до того, как израсходуется один из реагентов в этом случае говорят, что реакция достигла равновесия. Интересным примером может служить взаимный переход двуокиси азота N02 и четырехокиси азота N204. Газ, получаемый при нагревании концентрированной азотной кислоты с медью, имеет, как установлено, при высоких температурах плотность, отвечающую формуле N02, а плотность при низких температурах и высоких давлениях приблизительно соответствует формуле N204. При высоких температурах газ имеет темно-бурый цвет, а при низких приобретает более светлую окраску при дальнейщем охлаждении газа образуются бесцветные кристаллы. Изменение цвета газа и других его свойств с изменением температуры и давления можно объяснить, предположив, что газ представляет собой смесь двух видов молекул N02 и N204, находящихся в равновесии между собой в соответствии с уравнением [c.290]

Приведенные примеры показывают, что соотношение концентраций в состоянии химического равновесия, т. е. положение равновесия, не зависит от пути его достижения. С другой стороны, легко показать, что соотношение концентраций изменится под действием некоторых факторов, например при изменении температуры, давления (если реагирующее вещество или продукт реакции — газ) или общей концентрации одного из компонентов. Эти изменения МОЖАО качественно предсказать на основе принципа Ле-Ша-телье химическое равновесие всегда смещается в сторону, противоположную приложенному воздействию. Например, при повышении температуры произойдет такое изменение соотношения концентраций, при котором поглощается тепло увеличение давления приводит к образованию веществ, занимающих меньший общий объем. При анализе особенно важен эффект, вызываемый введением в реакционную смесь дополнительного количества одного из реагирующих веществ в этом случае равновесие сдвигается в направлении, при котором добавленное вещество частично расходуется. Например, для рассматриваемого равновесия добавление железа (III) вызвало бы увеличение интенсивности окраски трииодид-иона и образование железа(II) добавление железа(II), напротив, вызвало бы обратный эффект. Сдвиг равновесия при изменении количества одного из участников реакции называется эффектом действия масс. [c.34]

Второй закон отражает следующее сделанное человеком открытие все системы самопроизвольно меняются таким образом, что уменьшается их способность к изменению, т. е. они стремятся к состоянию равновесия. Весь наш опыт дает тому бесчисленные примеры вода течет сверху вниз, преодолевая сопротивление сточных каналов, а в некоторых v yчaяx падает каскадом со скал н других физических препятствий тепло переносится от более нагретых тел к более холодным газ самопроизвольно расширяется с изменением давления от более высокого до более низкого электрический заряд проходит через сопротивление от высокого потенциала к низкому растворимое вещество равномерно распределяется по всему раствору химические реакции протекают в том направлении, при котором возможно минималь- [c.86]

Лишь сравнительно недавно многочисленные лаборатории начали проводить широкие исследования проблем генерации плазмы и преимуществ плазмохимических процессов, хотя плазма и ранее находила ограниченное применение для проведения в ней химических реакций, таких, как фиксация азота и синтез ацетилена. На рис. HI.1 представлена диаграмма состояний веществ при высоких температурах, на основании которой можно сформулировать несколько важных для высокотемпературной химии положений. При температурах выше 5000 °К (при , атм) нет веществ в жидком и твердом состояниях, а выше 10 ООО °К нет. молекул и могут существовать атомы только некоторых элементов, так как атомы и молекулы большинства веществ при этих температурах ионизированы. Таким образом, термин плазмохимия неудачен, поскольку при плазменных температурах нет молекул веществ. Но мы будем употреблять термин плазмохимия , понимая под ним химию, использующую высокие температуры и высокие энергии плазмы для реакций, проводимых при пониженных по сравнению с плазменными температурах, а также в тех случаях, когда большие скорости теплопередачи, достижимые в плазме, обычно вызывают изменение физических и химических свойств веществ. Графики температурной зависимости энтальпий некоторых одно- и двухатомных газов (для равновесных условий при 1 атм) приведены на рис. П1.2. Для диссоциации двухатомных молекул, происходящей в интервале температур от 4000 до 10 ООО °К, требуется от 90 до 200 ккал моль, в то время как для ионизации, протекающей между 10 000 и 30 000°К, необходимо от 340 до 600 ккал/моль. Максимальные температуры пламен достигают значений -3000 °К, при которых начинается процесс диссоциации молекул в то же время минимальные температуры плазмы < - 10 000°К, так как только при таких температурах достигается степень ионизации, достаточная для протекания тока, необходимого для поддержания плазмы. (Наше обсуждение ограничивается главным образом плазмой при давлениях атмосферном и более высоких, термической плазмой, т. е. плазмой, находящейся в состоянии тер-людинамического равновесия. В плазме другого типа, холодной плазме, происходит значительный нагрев электронов без какого- [c.38]

Теория одномерного течения сжимаемого газа позволяет рассчитать течение. в сопле и, таким образом, тягу двигателя (при условиях постоянства состава газа, его идеальности и отсутствия трения). Эта величина обычно немного меньше, чем та, которая получается в предположении, что газы находятся в термодинамическом равновесии во всем объеме сопла. Если в сопле происходит сильное понижение давления, то> равновесный состав газа может изменяться вдоль сопла. Действительный состав будет изменяться с некоторым запаздыванием, так как химические реакции реком бииации протекают с конечной скоростью. [c.95]

СИвность свечения неизмеримо мала, хотя чувствительность установки гарантировала надежную регистрацию нзлуче, ния. Возврат к высоким давлениям кислорода показал что химическая реакция, сопровождаемая свечением, иде лишь при давлениях, превышающих некоторую критичес-кую величину. В ходе реакции кислород выгорал, давление его падало, и по достижении критического давления реакция вдруг ни с того ни с сего останавливалась, хотя оба исходных реагента — кислород и пары фосфора — продолжали при-сутствовать в системе в заметных количествах. Нн о каком химическом равновесии не могло быть и речи — реакции с большим тепловыделением идут до конца. Таким образом, причина внезапного торможения реакции была кинетической, скрытой в механизме процесса. Однако представить себе механизм, объясняющий критические явления, по тем временам было не так-то просто. Детальное исследование странной системы вскрыло совсем уж необъяснимый факт. При давлении ниже критического кислород не реагирует с фосфором. Реакцию можно запустить вновь, добавив в реактор новую порцию кислорода. Но тот же результат можио получить, добавив вместо кислорода любой другой газ, в том числе и инертный. Достаточно ввести в нереак-пионноспособную смесь кислорода с парами фосфора немного аргона — и наблюдается яркая вспышка света Это был ошеломляющий факт — нереакционноспособный аргон зас тавляет реагировать частицы, мирно сосуществовавшие в течение часов и суток. Катализ инертным газом [c.106]

Для производства более богатого газа (по сравнению с газом, получаемым при высокотемпературном риформинге) необходимо использовать условия химического равновесия, существующего при более низких температурах. При взаимодействии углеводородов и пара, происходящем при температурах более 800 °С, в основном получаются Н2 и СО СпН2п+ Нг0 пС0+2пН2. Равновесная реакция, протекающая при 500 °С и в некоторой степени зависящая от соотношения пар — углерод и давления, идет в направлении преимущественного образования СН4 и незначп- [c.239]

Прннцип Ле-Шателье. Химическое равновесие остается постоянным до тех пор, пока не изменятся условия (концентрации, температура, а для газов — и давление), при которых оно существует. При перемене условий одна из противоположно направленных реакций может ускориться больше, чем другая, и равновесие сместится в ее сторону. Через некоторое время установится новое состояние равновесия, отвечающее новым условиям. Принцип Ле-Шателье позволяет предвидеть, в какую сторону сместится равновесие при изменении внешних условий. [c.83]

Анализ данных о равновесии под давлением в системах газ — жидкость (глава V) включает изло кеиие учения о фазовых равновесиях газ — жидкость, в развитие которого советскими учеными внесен большой вклад. Приближенный расчет химического равновесия проведен здесь в частности для реакции синтеза муравьиной кислоты из окиси углерода и воды данный пример шглюстрирует положительную роль повышения давления в реакциях между газами и жидкостями, столь распространенных, в особенности в органической химии. Б этой связи рассмотрен вкратце вопроси о прямом синтезе некоторых органических кислот. Решение этой задачи, повидимому, требует сочетания высоких температур и давлений. [c.76]

Третье обобщение, которое оказалось полезным при рассмотрении горения твердых ракетных тошгив, может быть сформулировано следующим образом газообразные продукты, выделяющиеся из топлива и горящие под давлением в атмосфере своих собственных продуктов сгорания, находятся при температуре пламени в термодинамическом равновесии. Таким образом, лю/кио определить химический состав и термодинамические свойства газообразных продуктов горения на основании химического состава топлива и термодинамических свойств его компонентов с помощью методов, онисаиных в главе I. При проведении каждого опыта должны быть учтены уменьшение температуры нламени, обусловленное тепловыми потерями в стенки камеры сгорания, и расширение газа при горении в таком сосуде с продувкой, каким является ракетный двигатель. Можно наблюдать более значительные отклонения от равновесия, если горение происходит при низких давлениях (ниже 70 кг1см-) или в инородном газе, который может попасть внутрь или же погасить реакции в пороховом газе, а так/Ке если время пребывания реагирующего газа в камере сгорания слишком мало для достижения равновесных условий (гл. I). Так как эти отклонения от равповесия обусловлены прекращением реакции до ее завершения, то они указывают на условия, существующие на некоторых промежуточных ступенях процесса горения. Изучение таких неравновесных условий, возникающих ири умышленном изменении условий опытов, много дает для непосредственного изучения природы этих промежуточных ступеней. [c.432]

Водород, растворимый в воде, можно отобрать после установления равновесия между жидкой фазой и газом-носителем (см раздел А,П1,а,1). Химически связанный водород выделяют из воды электролизом или, что легче, посредством реакции с гидридом кальция. Эту последнюю реакцию с аналитической точки зрения нельзя рассматривать как обеспечивающую высокую воспроизводимость [43]. При пропускании влажного газа над гидридом кальция при комнатной температуре водород выделяется в количестве, несколько превышающем расчетное, и получаются ошибочные результаты. Некоторого улучшения достигают при 100 и 150°, но более устойчивы результаты при 235°. 11ельзя применять. температуры, значительно превышающие указанную, поскольку будет реагировать и азот, а сам гидрид может начать разлагаться, выделяя водород. Тем не менее реакция с гидридом кальция представляет собой практически удобный способ выделять водород из воды для определения соотношения протия и дейтерия. поскольку оба изотопа реагируют с одинаковой скоростью. Следовательно, соотношение изотопов в газе равно соотношению их в жидкости. Воду по каплям добавляют на гранулы гидрида кальция, находящиеся в эвакуированной колбе. Выделившийся газ доводят до атмосферного давления с помощью уравнительного сосуда, заполненного ртутью, и через дозирующий кран, непосредственно соединенный с генератором, пробу вводят в хроматограф. [c.176]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология