Методы изучения гетерогенных систем

Рассмотренные методы изучения гетерогенных систем, образованных двумя металлами, взятыми в различных соотношениях (состав), основаны на общих термодинамических законах (правило фаз) и могут быть распространены на любые системы из двух компонентов (оксиды, галиды, сульфиды, органические соединения). Так, например, хлориды калия и натрия образуют эвтектическую систему сплавов, сульфиды железа и марганца — твердые растворы, а оксид алюминия с оксидом кальция дают сложную диаграмму плавкости, содержащую несколько химических соединений между компонентами (алюминаты кальция). [c.252]

В случае процесса, проходящего в гетерогенной системе и сопровождаемого химической реакцией, расчет наблюдаемой скорости превращения требует, как указано выше, учета параметров, имеющих решающее значение как для скорости химической реакции, так и для массопереноса. Для этого можно использовать различные методы. Один из них основан на изучении превращения в установившемся режиме, т. е. в состоянии динамического равновесия. Предположим, что реакционная система состоит из твердой фазы и жидкости (газа), в ядре потока которой концентрация исходного вещества постоянна и равна С. Исходное вещество диффундирует к межфазной поверхности и достигает там концентрации С . Скорость химической реакции на межфазной поверхности является функцией этой концентрации. При установившемся режиме количество исходного вещества, которое должно прореагировать в единицу времени на единице межфазной поверхности, равно количеству исходного вещества, перенесенному в зону реакции в результате диффузии. Для реакций первого порядка справедлива следующая зависимость [c.247]

Таким образом, метод токов ТСД позволяет исследовать процессы ионной релаксации и влияние на эти процессы адсорбированной воды, а также кинетические явления в адсорбенте. Результаты, полученные для оксидов алюминия, показывают, что этот метод применим к изучению процессов в гетерогенных системах при адсорбции воды. [c.266]

Как известно, широкое применение для исследования свойств воды находит метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР) на ядрах атомов водорода и кислорода О), имеющих ненулевой спин. Этот метод часто применяют для изучения состояния и свойств воды в пористых телах. Однако при этом возникают трудности интерпретации получаемых данных, что связано с существенным влиянием процессов, обусловленных гетерогенностью системы, наличием тонкодисперсной твердой фазы. Только правильный учет всех обсуждаемых в первом разделе многочисленных мешающих факторов позволяет получать надежную информацию о свойствах связанной воды толщине граничных слоев, параметрах ориентационного порядка и подвижности молекул. Обсуждается также и ряд еще нерешенных задач спектроскопии ЯМР. [c.228]

J Несмотря па физическую реальность ПС, вызванного явлениями адсорбции и гетерогенной химической реакции, до последнего времени не было полной уверенности в его существовании. Для определения ПС наиболее часто применялись методы изучения массопередачи в стационарных или квазистационарных условиях, требующие использования правила аддитивности. Учитывая сложность явлений на межфазной поверхности в системах жидкость — жидкость, надежное определение малых значений ПС по правилу аддитивности можно поставить под сомнение. Так, поверхностное сопротивление, обнаруженное в работах [56—58], пе подтвердилось другими [59, 60]. [c.389]

Неотложная задача — разработка надежных и достаточно простых методов исследования кинетики гетерогенных процессов в сложных системах. В этой области не преодолен существенный разрыв между высоким уровнем общетеоретических построений и возможностями их применения для изучения кинетики конкретных процессов, но интенсивно развиваются феноменологические теории и расширяется круг методов [48 . Имеются успехи в развитии методов изучения быстрых реакций в растворах, а также в некоторых других разделах химической кинетики. Однако в целом пока сохраняется положение, при котором в связи с трудностью получения надежной кинетической информации сведения о механизме процессов во многих случаях получают не с использованием кинетических данных, а по результатам изучения промежуточных и конечных продуктов физическими или другими методами. [c.218]

Как уже отмечалось выше, механизмы координационной димеризации и факторы, ответственные за распределение димеров, не вполне понятны. Естественно, еще труднее разобраться в свойствах гетерогенной димеризации. В этом случае селективность реакции зависит от природы и кислотности носителя, методов предварительной обработки системы и т. п. Изучение гетерогенных систем затруднено еще и потому, что кислотная часть твердой фазы при высокой температуре может сама по себе катализировать образование димеров. Обсуждение гетерогенного катализа димеризации не является целью данного обзора, однако несколько типичных примеров следует привести. [c.226]

Электрод можно подвергнуть внезапному изменению концентрации, если поместить его в трубку, через которую с большой скоростью пропускается раствор, и затем инжектировать вещество в трубку перед электродом. Скачки концентрации можно производить за времена 10 с. При новой концентрации прослеживают релаксацию системы в равновесие, измеряя электродный потенциал разомкнутой цепи относительно электрода сравнения, связанного с раствором, протекающим Б трубке, электролитически с помощью мостика. Такие методы уже использовались в случае водородных электродов и окислительновосстановительных электродных систем в 1920 г. при изучении кинетики гомогенных реакций, связанных с электродной системой посредством обратимого гетерогенного переноса заряда [27, 28, 490-501]. С той же целью использовались полярографические методы в системе с быстрым потоком [106, 119, 548, 549]. Метод непрерывного потока, а также метод остановленного потока [215, 497] должны быть применимыми для определения констант скоростей гетерогенного переноса заряда в интервале значений по меньшей мере до 10 см с . Методы концентрационного скачка обладают преимуществами по сравнению с другими, более обычными релаксационными методами лишь в системах с низкой проводимостью, [c.270]

Проточно-циркуляционный метод является первым из предложенных безградиентных методов изучения кинетики гетерогенных каталитических реакций в газовой фазе. Принцип его осуществления вытекает из указанного выше общего принципа безградиентных методов. Перемешивание в проточно-циркуляционной системе достигается применением интенсивной циркуляции реакционной смеси через катализатор [c.528]

Итак, рассмотренные методы изучения адсорбции и типы установок, предназначенных для ее экспериментального осуществления, позволяют дать полное представление о величине поверхности твердого тела и его структуре, т. е. получить, как будет показано ниже, полную информацию о гетерогенной пористой системе. [c.169]

Высокая каталитическая активность, регулярная структура и способность к ионному обмену делают цеолиты уникальными объектами для изучения гетерогенного катализа. После переведения в соответствующие формы путем ионного обмена эти кристаллические алюмосиликаты по своей активности и селективности становятся значительно более эффективными катализаторами, чем аморфные алюмо-силика.ты Ц], хотя такую закономерность и нельзя распространять на все реакции [2]. Цеолиты являются кристаллическими веществами с развитой пористостью, поэтому их внутренняя поверхность определяется системой пор, которая регулярно повторяется в трехмерном пространстве. В этом отношении цеолиты выгодно отличаются от большинства других гетерогенных катализаторов, в том числе и кристаллических, где активные центры расположены главным образом на внешних гранях или в дефектных узлах решетки. Таким образом, данные, полученные рентгеноструктурным анализом или каким-либо спектроскопическим методом, в принципе можно использовать для определения структурных особенностей каталитически активных центров. (В действительности, однако, такие попытки успехом не увенчались [3], потому что методы рентгеновского анализа оказались слишком малочувствительными, чтобы можно было выявить локализацию активных центров.) Разнообразие каталитических свойств цеолитов объясняется прежде всего тем, что существует несколько различных типов кристаллических. каркасов и что методами регулируемого ионного обмена структурные особенности каркасов можно модифицировать. Для выяснения механизмов реакций особое значение имеет тот факт, что изменение структуры цеолитов непосредственно отражается на каталитических свойствах. [c.5]

Определение константы нестойкости. Метод ионного обмена -основан на изучении распределения ионов между двумя фазами в гетерогенной системе ионообменная смола — раствор. [c.185]

В первой части книги рассматриваются следующие проблемы основные закономерности реакций изотопного обмена в гомогенных и гетерогенных системах, применение метода радиоактивных индикаторов для изучения кинетики химических реакций, структуры молекул, процессов самодиффузии и измерения величины поверхности. Рассмотрены различные методы анализа, основанные на использовании радиоактивности (анализ по естественной радиоактивности, активационный анализ и др.). Значительное место уделено свойствам радиоактивных индикаторов без носителей и их применению. Описаны работы по открытию и изучению свойств новых элементов, при которых использовались радиометрические методы. Рассмотрен значительный круг химических явлений, сопровождающих ядерные реакции и химические процессы, происходящие под действием атомов отдачи (химия горячих атомов). Собран материал по эманационным методам. [c.3]

Наконец, еще одним ярким примером использования метода распределения для изучения химических свойств элемента может служить исследование клатратных соединений (иначе называемых соединениями включения) радона, выполненное Б. А. Никитиным. Им было изучено, например, распределение микроколичеств радона между паровой и твердой фазами такого клатратного соединения, как кристаллогидрат сернистого газа состава ЗОг-бНгО. Проведенные Никитиным опыты показали, что распределение радона при постоянной температуре между паровой и твердой фазами подчиняется общему уравнению распределения микрокомпонента в гетерогенных системах, т. е. описывается формулой (5.4) или эквивалентной ей формулой (7.43). При этом одно и то же значение коэффициента распределения было получено как в опытах сверху , когда весь радон первоначально находился в паровой фазе, так и в опытах снизу , когда исходный радон целиком содержался в кристаллах твердой фазы. Из полученных результатов Никитин сделал вывод, что радон образует с водой кристаллогидрат постоянного состава. Последующие исследования показали, что состав кристаллогидрата отвечает формуле Кп-бНгО. [c.274]

Все сказанное выше дает общее представление о тинах экспериментальных методов, используемых для изучения адсорбции на твердых поверхностях. Теперь мы рассмотрим вопрос о том, какую информацию о гетерогенных системах можно получить, используя эти методы исследования. [c.79]

Несмотря на необходимость соблюдения указанных выше условий, проточный метод находит применение для исследования кинетики гомогенных быстротекущих реакций. Использование проточного метода для гетерогенных систем ограничивается системой газ — твердое тело (каталитические процессы). Изучение гетерогенных жидкофазных систем проточным методом крайне затруднительно. [c.178]

Одиннадцать глав книги охватывают почти все вопросы жидкостной хроматографии. Изложение начинается с описания современных ионообменников — ионообменных смол, их синтеза, свойств, стабильности и областей применения. Вопросам статики (равновесия), кинетики и динамики уделяется несколько глав, снабженных обширными библиографическими списками. Вариантам применения ионного обмена в гетерогенных системах посвящены последующие разделы книги. В них описаны неорганические и жидкие ионообменники, читатель знакомится с ионообменными бумагами, тонкослойной ионообменной хроматографией и т. п. Все эти материалы предлагаются отнюдь не в описательной форме обсуждается теория процесса, метод рассматривается с количественной точки зрения и иногда в нескольких вариантах. Последняя глава книги посвящена изучению комплексных ионов при помощи ионообменной хроматографии в колонке, на бумаге и с применением мембран. [c.5]

Изучение закономерностей процесса массопередачи в гетерогенных системах жидкость — жидкость представляет исключительно сложную задачу. В зависимости от конструкции колонны и физико-химических свойств жидкостей характер движения последних может быть либо пленочным, либо капельным. Так как размеры и форма капель самые разнообразные, то не существует единой физической модели процесса массопередачи, на основе которой можно было бы разработать приближенные методы расчета. Поэтому обобщение экспериментальных данных (полученных главным образом в лабораторных колоннах) проводится в основном методами теории подобия. Поскольку при определении критериев подобия обычно исходят из общих уравнений гидродинамики и массопередачи, а не из какой-либо приближенной физической модели, то число критериев подобия превышает десяток. При таком количестве критериев получить критериальные уравнения массопередачи становится практически невозможным. Полученные различными авторами уравнения являются критериальными лишь по форме и правильно описывают процесс массопередачи для систем и параметров, близких к изученным. [c.5]

Следовательно, именно влияние давления на положение равновесия, характеризуемое коэффициентом Генри Г, определяет основные закономерности элюирования сорбатов в газовой хроматографии при высоких давлениях. Наиболее важным методом изучения закономерностей изменений констант фазовых равновесий гетерогенной системы жидкость—газ в зависимости от давления является термодинамический [7,8]. Использование этих закономерностей позволяет рассматривать хроматографический процесс при высоких давлениях с общих термодинамических позиций и является основой как для применения газовой хроматографии в аналитических целях, так и для физико-химических исследований. [c.12]

При изучении периодических коллоидных структур основными методами, характеризующими процессы образования пространственной сетки и происходящие при этом изменения свойств гетерогенной системы, являются оптические микроскопия и ультрамикроскопия, а также вис- [c.87]

Несмотря на значительное число обзоров и книг, в которых так или иначе рассматриваются дефекты кристаллической решетки ионного кристалла (1—18), предлагаемая вниманию читателя монография может оказаться полезной в первую очередь для уяснения экспериментальных возможностей решения ряда принципиально важных задач науки о твердом теле с использованием метода меченых атомов и радиоактивных излучений. Рассмотренные в ней примеры взяты в значительной мере из работ автора, что объясняется лучшим знанием и пониманием смысла и методики собственных исследований. Главную задачу этого обзора мы видим не столько в изложении ряда результатов, тем более, что некоторые из них вряд ли являются окончательными и бесспорными, сколько в привлечении интереса возможно более широкого круга лиц, в первую очередь студентов, аспирантов и молодых научных работников — физиков и химиков — к тем широким возможностям, которые предоставляют изотопные методы при изучении ионных процессов в кристаллах, установлении форм существования примесей в твердых телах, исследовании кинетики простейших реакций обмена в гетерогенных системах и т. п. При этом нельзя отказаться от результатов, полученных рядом релаксационных, радиочастот- [c.7]

Методом изучения гетерогенного равновесия между расплавом и газовой фазой определена активность Mg b в системе Mg b—КС1 при температурах 670—950° С. Полученные данные согласуются с результатами исследования этой системы методом электродвижущих сил. [c.123]

Ж. Ошибки, связанные с гетерогенностью системы. Применимость всех вышеупомянутых методов ограничивается в том случае, если изучаемая реакция не является строго гомогенной. Проблема гетерогенности, как правило, важна только для газовых реакций, и обычным приемом ее выясне-нения является изучение реакции в сосудах с различным соотношением поверхности и объема. Это может быть легко сделано набивкой сосуда (поверхность которого известна или может быть измерена) кусками стекла или металла или в предельном случае стеклянной ватой. Если скорость реакции не зависит или почти не зависит от набивки (т. е. от отношения поверхности к объему), то можно полагать, что реакция гомогенна. Если же, напротив, такое влияние наблюдается (типично для сложных газовых реакций), то реакция не является чисто гомогенной и необходимо найти метод для изучения вклада гетерогенной реакции. Как будет показано ниже, сделать это очень трудно. [c.65]

Оксредметрию можно использовать для изучения окислительн сстановительных свойств лигнина в твердой фазе. При углублен следований механизмов переноса электричества через лигнинну мбрану с помощью методов теоретической электрохимии возмож ручение новой информации о распределении зарядов внутри макр екул лигнина и механизмах переноса электрона в реакция отекающих в гетерогенной системе. [c.167]

Первый цикл исследований был поставлен на системах, ранее изученных экспериментально. Результаты моделирования не только совпали с данными химии и технологии моделируемых систем, но и подтвердили выявленные с помощью других методов тонкости протекания процессов, прежде всего их стадийность (подробнее см. Карпов И. К., Шепотько М. Л., Черняк А. С. Термодинамический анализ сложных химических равновесий в гетерогенных мультисистемах как метод изучения процессов растворения и выщелачивания — Журн. физ. химии, 1979, т. 43, № 10, с. 2476—2480). Это показало, что использованный метод описания процессов ми-нералообразования пригоден для получения ценной и надежной информации о процессах разрушения веществ растворителями. Метод позволяет на основании полученных зависимостей выбирать оптимальные условия проведения того или иного процесса, предсказывать его динамику, подбирать подходящие растворители. [c.16]

Кипящий, или псевдоожиженный, слой является сложной неадиабатической гетерогенной системой, в ко торой под влиянием турбулентных пульсаций потока ча- стицы мелкозернистого материала совершают непрерывное движение в объеме камеры. Протекающие в этих услов> ЯХ процессы тепло- и массообмена между части цами и средой пока не могут быть описаны с помощью математических зависимостей, и экспериментальный ме тод в настоящее время является единственно возмож-ным методом изучения д анных процессов., [c.7]

Следует учитывать, что средний диаметр характеризует поли- 1исперсный материал, содержащий частицы различных размеров, только по одному признаку. Поскольку, однако, этих признаков много (объем частиц, плотность, форма и состояние поверхности, удельная поверхность), любое усреднение только по одному из них дает весьма приближенные результаты. Средний диаметр, например, не дает представления о степени однородности измельченного материала. Материалы с различным ситовым составом и различным содержанием отдельных фракций могут иметь одинаковый средний диаметр. Поэтому изучение сложного процесса (например, процесса воспламенения и горения), в котором приходится учитывать больщинство указанных параметров, при использовании одного из методов усреднения дисперсионного состава полидис-персного материала будет основываться на недостаточно надежных данных. Замена в указанном случае полидисперсного материала в гетерогенной системе, какой является аэрозоль, идеализированным моноднсперсным с известным приближением допустима лищь для узкофракционных материалов. [c.9]

Хотя изучению адсорбции и радиационно-химических лроцессов на сорбентах — нолупроводш1ках и диэлектриках — посвящено значительное количество работ [3, 4], метод ЭПР был использован в этих псс.чедованиях сравнительно мало, применительно, главным образом, к двум типам сорбентов — силикагелям и цеолитам. В значительной мере это обусловлено трудностями интерпретации спектров ЭПР адсорбированных радикалов, которые часто отличаются от спектров этих радикалов в жидкой фазе или стабилизированных в твердых матрицах. Кроме того, имеются трудности в трактовке сигналов ЭПР парамагнитных центров сорбентов, образующихся под действием радиации Тем не менее, как будет видно из дальнейшего, именно метод ЭПР позволил вскрыть взаимодействие парамагнитных центров сорбентов с адсорбированными молекулами и тем самым установить механизм передачи энергии внутри гетерогенной системы. [c.407]

Это одно из основных научных направлений института включает изучение гетерогенных равновесий и межфазо-вых процессов в окисных системах, разработку методов синтеза силикатов и различных окисных соединений (моно- и поликристаллов, твердых растворов, волокнистых, каркасных и других образований), исследование структуры и совокупности их физико-химических свойств. [c.6]

Фазовый анализ — это особый раздел аналитической химии, посвященный изучению методов разделения, идентификации и количественного определения отдельных фаз в гетерогенной системе. Объектом исследования в фазовом анализе являются твердые тела. Важ-нейщими техническими материалами, подвергающимися фазовому анализу, являются руды и металлические сплавы. Руды состоят из отдельных минералов, некоторые из которых являются ценными, так как содержат предназначенный для извлечения элемент, а другие называют пустой или вмещающей породой. Для разработки рационального технологического процесса отделения ценных компонентов руды от пустой породы и дальнейшей переработки концентрата необходимо знать минеральный состав руды (иначе, ее вещественный состав). Отдельные минералы являются естественными простыми или сложными веществами, в большинстве случаев (в отличие от искусственно получаемых веществ) содержащими различные примеси в форме твердых растворов или включений минералы являются фазовыми составляющими руд как гетерофазных систем. [c.305]

Для развития жизни в равной мере необходима и пониженная растворимость определенных компонентов, обеспечивающая возникновения гетерогенных автономных систем и наличие таких частиц, которые осуществляли бы связь между гетерогенной системой и гомогенной средой. Фосфолипиды и выполняют эту ответственную функцию. Если к фосфолипидам добавить водный раствор белков, то получаются еще более сложные образования, тщательно изученные Робертсоном, Стеккени-усом, Фернандес-Мораном, Финеа-ном, Шестрандом и др., применявшими электронномикроскопические и рентгеноструктурные методы, специально модифицированные для тонких биохимических работ [1]. [c.178]

Основной характеристикой гетерогенной системы сорбент— элюент, определяемой с помош,ью газовой хроматографии, является коэффициент распределения сорбата между фазами Г, простейшим образом связанный с FJ [см. соотношение (1.23)]. На основании известных термодинамических соотношений [3], зная Г, можно рассчитать термодинамические характеристики процесса сорбции изменения парциальной дифференциальной мольной свободной энергии энтальпии ДЯ и энтропии Используя специальные методы газовой хроматографии — дифференциальную хроматографию [79], известную также как метод возмущений [80], вакантохроматографию [81], а также хроматографию с использованием радиоактивных изотопов, можно изучать растворимость элюента в неподвижной жидкости [24, 25], выраженную в виде коэффициента распределения. Все указанные выше характеристики зависят от свойств обеих фаз хроматографической системы и условий проведения процесса элюирования сорбата и, следовательно, описывают гетерогенную систему в целом. Поскольку хроматографический процесс может считаться равновесным, постольку эти характеристики могут иметь ценность при изучении любых гетерогенных систем, которые могут быть имитированы с помощью газохроматографического эксперимента. В частности, Кобаяши и сотр. [25] изучали фазовые равновесия в абсорбере легких углеводородов. [c.38]

В классической своей форме, развитой трудами Гиббса, Розебома, Скрейнемакерса, Левенгерца, Иенекеи, особенно, Курнакова с сотрудниками, физико-химический анализ сводится преимущественно к изучению гетерогенных систем методами плавкости и растворимости и построению различных диаграмм. Важнейшими из них являются диаграммы состояния, устанавливающие зависимость между параметрами состояния системы. [c.11]

Синтетические полимеры, представляющие собой гетерогенные системы, можно разделить на фракции, которые характеризуются более узким распределением по длинам цепи. Представляет интерес разработка подходящего метода определения степени полимеризации таких фракций. Предварительные данные титрования я-гидроксильных групп сополимеров п-амино-бензойной кислоты с формальдегидом в неводных средах свидетельствуют о том, что этот метод можно применять для оценки степени полимеризации различных фракций, выделенных из линейного полимера. В связи с этим представляло интерес изучение процесса титрования линейного полимера, содержащего как кислотные, так и основные функциональные группы в повторяющихся единицах типичным примером полимеров такого типа является продукт конденсации и-аминобензойной кислоты с формальдегидом. Следует ожидать, что титрованием таких систем в неводных средах можно определять только общее количество кислотных групп. Кривые кондуктометрического титрования ряда фракций, выделенных из сополимера п-аминобензойной кислоты с формальдегидом, характеризуются некоторыми очень интересными особенностями. На этих кривых наблюдается большое число дополнительных переломов, появляющихся еще до того, как произойдет нейтрализация всех карбоксильных и аминных групп. Были предприняты попытки коррелировать указанные особенности со степенью полимеризации и структурой полимера. [c.579]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология