Влияние температуры на скорость химической реакции. Энергия активации

Индикатором характера процесса служит влияние на него температуры. Дело в том, что энергия активации диффузионных процессов Е 30 кДж) гораздо меньше энергии активации химического взаимодействия Е 5 40 кДж). Следовательно, константа скорости химической реакции гораздо чувствительнее к изменению температуры, чем коэффициент диффузии. Действительно, если на каждый градус скорость взаимодействия изменяется на 10—30%, то скорость транспорта веществ изменяется всего лишь на 1—3%. Поэтому понижение температуры нередко приводит к смещению процесса из диффузионной области в кинетическую. [c.154]

Влияние температуры на скорость реакций. Энергия активации. При повышении температуры скорость химических реакций увеличивается это увеличение весьма значительно. Так, скорость реакции 2Н2 4- О2 = 2НгО при 300 °С неизмеримо мала, а при 700 °С реакция протекает уже мгновенно, в форме взрыва. Общий характер зависимости скорости реакции от температуры иллюстрируется кривыми рис. 241. [c.644]

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ. ЭНЕРГИЯ АКТИВАЦИИ [c.155]

Гетерогенные процессы, сопровождаемые химической реакцией, могут быть трех типов 1) когда реакция протекает на поверхности раздела фаз, этот тип характерен для процессов с участием твердой фазы Т — Ж Т—Г Г — Ж — Т и др. 2) когда реакции протекают в объеме одной из фаз после переноса в нее вещества из другой такие процессы наиболее распространены и могут идти с участием любых фаз в системах Г — Ж, Ж — Ж (несмешивающиеся), Т — Ж, Г — Ж—Т и др. 3) когда реакция происходит на поверхности вновь образующейся фазы этот тип возможен для процессов взаимодействия твердых фаз. Если гетерогенный процесс идет в кинетической области, то для первых двух указанных типов справедливы законы кинетики гомогенных процессов. При этом скорость процесса лимитируется скоростью химических реакций, описывается кинетическими уравнениями реакций, порядок которых зависит от числа и природы реагентов. Для кинетики гетерогенных процессов в диффузионной области характерны следующие особенности а) сравнительно малые величины условной энергии активации б) сравнительно малое влияние температуры на скорость процесса, что видно хотя бы из значений температурных коэффициентов диффузии, которые для жидкостей и газов колеблются в пределах 1,1—1,5 (если только повышение температуры не меняет фазового состояния реагентов) в) большое влияние турбулизации системы (перемещивания) на скорость процесса. [c.153]

На первом уровне рассматриваются процессы, протекающие в единичном структурном элементе — поре — с учетом ее реальных геометрических характеристик и их влияния на процессы переноса. Элемент характеризуется коэффициентами переноса, константами скорости химических реакций, адсорбции, энергиями активации, условиями возникновения межфазных границ и т. д., для него должны быть определены внешние условия — температура, давление, концентрации исходных веществ и продуктов и др. В средах с неоднородной пористой структурой, характеризующейся распределением пор по размерам, учитывается также влияние неравномерности распределения размеров пор на характер протекающих в них процессов. [c.141]

Напрашивается заключение, что такое влияние температуры на скорость химической реакции объясняется активацией одной (или более) из реагирующих молекул путем повышения тепловой энергии до такой величины, что при столкновении соответствующих молекул равновесие нарушается и наступает реакция. Энергия активации, необходимая для этой цели, изменяется от одной реакции к другой. Величина ее дается уравнением [c.90]

Влияние температуры на скорость химической реакции. Энергия активации. Скорость химической реакции зависит не только от концентрации веществ, но и от температуры. Как правило, при повышении температуры скорость увеличивается. Лишь для небольшого числа реакций увеличение скорости с ростом температуры незначительно или, наоборот, реакция протекает с замедлением. Ориентировочно влияние температуры на константу скорости оценивается величиной температурного коэффициента скорости реакции y, который показывает, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на 10° [c.238]

Обычно реакции, для которых а>150 кДж/моль, при комнатной температуре не протекают. Большая энергия активации является тем кинетическим препятствием , из-за которого на холоду не идут многие химические взаимодействия, вполне вероятные с точки зрения химической термодинамики (АО < О, см. гл. IV). Как следует из уравнения (У.23), величина Ец равна тангенсу угла наклона прямой, представленной на рис. У.З. Чем больше энергия активации, тем заметнее влияние изменения температуры на константу скорости реакции к, а следовательно, и на ее скорость. [c.118]

Впрочем, невозможно четко разграничить предельные случаи от промежуточных. Очень часто можно рассчитывать на то, чтобы ускорить или замедлить ту или другую группу процессов, если найти способ воздействия на одну из них. Пусть, например, диффузия происходит исключительно в жидкой или в газообразной фазе. Тогда можно полагать, что изменение температуры будет оказывать более сильное влияние на скорость химических реакций, чем на процессы диффузии. Этот эффект можно наблюдать и в некоторых гетерогенных каталитических реакциях. В этих случаях химические явления, происходящие на уровне почти идеальной и неподвижной поверхности раздела, отличаются от диффузионных явлений, роль которых сводится к переносу вещества между этой поверхностью и газообразной или жидкой фазой. В качестве хорошего примера можно привести гидрирование этилена или пропилена, катализируемое палладием или никелем (рис. 1.2) если реакция происходит в реакторе соответствующей формы, то можно в чистом виде наблюдать переход от области, в которой реакция лимитируется в основном химическим процессом с довольно большой энергией активации, к области, в которой скорость реакции лимитируется скоростью подвода реагента, слабо зависящей от температуры. [c.19]

Влияние температуры на скорость реакций. Энергия активации. При повышении температуры скорость химических реакций увеличивается это увеличение весьма значительно. Так, скорость реакции 2Н,-гО., = [c.465]

Тогда основное влияние на отношения с/с (Т) и w/w(T) будут оказывать безразмерные комплексы oVj и tf itx- Первый комплекс можно записать в av p,eE/Re, где в= Г/( (7 ) ) Vf, следовательно, он характеризует некоторую приведенную энергию активации реакции, полученную с учетом наличия в системе пульсаций температуры. Ч м больше величина Е и Дисперсии температуры и чем меньше значение Т, тем более сильное влияние на скорость химической реакции оказывают пульсации температуры. Второй комплекс является аналогом критерия Дамкелера. При малых значениях параметра f//r пульсации температуры практически не оказывают влияния на скорость химической реакции (рис. 7.1 ). Если для мономоле- [c.181]

Отдельные группы реакций разбивают на подгруппы по виду кинетического уравнения, описывающего скорость процесса, по порядку и молекулярности реакции и по некоторым другим признакам. В качестве кинетического критерия реакционной способности химической системы можно было бы взять скорость реакции. Учитывая, что скорость реакции зависит от концентрации реагирующих веществ [см. уравнение (193.1)], разумно выбрать какое-то стандартное состояние по концентрациям реагирующих веществ. В качестве такого стандартного состояния принимают состояние системы, когда концентрации реагирующих веществ Сь Са,. .., С равны единице. При этом скорость реакции численно равна константе скорости реакции к. Следовательно, в качестве кинетического критерия реакционной способности системы в направлении определенной реакции при концентрациях реагирующих веществ, равных единице, можно принять константу скорости этой реакции. Последняя определяется предэкспо-ненциальным множителем А и энергией активации Е . Теория кинетики химических реакций должна раскрывать физическую сущность Л и и закономерности, определяющие влияние различных факторов — температуры, среды, катализатора, строения молекул и др., на Л и 2 следовательно, и на общую скорость процесса. Зная закономерности влияния различных факторов на Л и реакций, можно синтезировать эффективные катализаторы и создавать условия, при которых реакция пойдет в нужном направлении с высокими скоростями. [c.532]

Скорость окисления Ре5 для зерен флотационного колчедана лимитируется поверхностной химической реакцией. В рабочем диапазоне температура оказывает сравнительно слабое влияние на скорость процесса. Кажущаяся энергия активации составляет 13—21,3 кжд моль (3,16—5,07 ккал моль). [c.311]

Влияние температуры на скорость химических реакций и методы определения энергии активации реакции [c.13]

При изучении химической реакции на первое место при современном состоянии науки и технологии выступают вопросы принципиальной возможности прохождения процесса (Д ОсО, ЭДС>0 /С<1 и т. п.). Доказав принципиальную, термодинамическую возможность прохождения процесса, переходят к вопросам его кинетической осуществимости — реакция может проходить или крайне медленно, или неприемлемо быстро. Для решения проблемы изучают влияние на скорость реакции концентраций реагирующих веществ (кинетическое уравнение реакции, ее порядок), температуры (энергия активации), подбирают катализаторы или ингибиторы, варьируют pH и ионную силу раствора, изменяют размеры, форму, материал реактора и т. п. [c.307]

Зависимость логарифма плотности тока от обратной температуры для трех видов поляризации приведена на рис. 192. Для процесса с концентрационной поляризацией прямые а, относящиеся к различным потенциалам, параллельны. Эффективная энергия активации не зависит от потенциала поляризации и равна 10— 12 кДж/моль. При химической поляризации прямые Ь, соответствующие различным потенциалам поляризации, располагаются веерообразно. Энергия активации электрохимической реакции понижается с ростом потенциала поляризации и при больших потенциалах, при большой скорости процесса приближается к энергии активации концентрационной поляризации. При химической поляризации энергия активации имеет тот же порядок, что и энергия активации химической реакции в растворах (40—80 кДж/моль). Действительно, при электрохимических реакциях потенциальный барьер, характеризуемый энергией активации, преодолевается не только за счет теплового движения молекул или ионов, но и за счет добавочной энергии, приобретаемой реагирующей частицей при ее прохождении через двойной электрический слой на поверхности электрода. Другим фактором, отличающим химическую поляризацию от концентрационной, является влияние перемешивания на скорость (плотность тока) электрохимического процесса. При концентрационной поляризации скорость процесса возрастает с перемешиванием особенно в области предельных токов, когда концентрация реагирующего вещества близка к нулю и лимитирующей стадией становится его доставка к электроду. Скорость электрохимических реакций с химической поляризацией не зависит от скорости перемешивания. [c.460]

По разнице значений энергии активации можно говорить о том, что одинаковое прираш ение температуры оказывает разное влияние на гибель спор и термическую деструкцию химических соединений Как видно из таблицы 35, споры палочки ботулизма наиболее чувствительны к воздействию влажного тепла, а фолиевая кислота меньше подвержена деструкции по сравнению с тиамином На практике главная цель стерилизации — достижение стерильности, но сохранение качества питательной среды также имеет важное значение, так как непосредственно от этого будет зависеть результат процесса ферментации Благодаря различиям в энергии активации отмирание термостойких спор при высоких температурах происходит значительно быстрее, чем скорость химической реакции Длительность экспозиции, или время выдержки — это тот временной интервал, в пределах которого погибают микроорганизмы Гибель последних спор в среде является случайным процессом, поэтому введено понятие "критерий стерильности" (М) — отношение числа операций стерилизации, в результате которых выжили по одной термостойкой споре, к общему числу проведенных операций Для стерилизации сред принимают критерий стерильности, равный 0,01 0,001 Если исходное количество спор в среде принять N0, то получим соотношение N/N0 — уровень стерильности или коэффициент выживания, который означает, что для достижения заданного критерия [c.314]

Изменение температуры оказывает влияние на сдвиг химического равновесия для процессов, сопровождающихся тепловыми эффектами. Если прямая реакция экзотермична, то обратная — эндотермична, и наоборот. Для обратимых реакций энергия активации эндотермического процесса больше энергии активации экзотермического процесса (см. гл. 6 6.4). В свою очередь, чем больше тем сильнее зависит скорость реакции от температуры. [c.189]

На фиг. 4 работы Тунга [17] показано развитие процесса горения на физической плоскости для случая, когда суммарная скорость химической реакции второго порядка определяется уравнением Аррениуса. На графике приводятся значения энергии активации, энтальпии и температуры поверхности в виде безразмерных отношений, а также числа Прандтля и Шмидта. Вдоль ординаты и абсциссы отложены величины, пропорциональные расстоянию, нормальному к плоской стенке, и расстоянию от передней кромки соответственно. На основании роста скорости и тепловых пограничных слоев при наличии и в отсутствие химической реакции высказывается предположение о том, что влияние химической реакции на начальной стадии развития процесса горения очень невелико. На этом графике показаны также профили скорости, температуры, концентрации и скорости реакций в двух отдельных сечениях. Отметим, что пики на профилях температуры и скорости реакций с увеличением расстояния от передней кромки смещаются в сторону свободного потока, указывая таким образом на возможность зажигания, если это расстояние станет достаточно большим. [c.99]

С повыщением температуры и с увеличением скорости химической реакции диффузия в порах твердого вещества начинает оказывать влияние на скорость превращения. Концентрация реагирующего газа уменьшается вдоль пор, и эффективная константа скорости возрастает более медленно, чем в низкотемпературной области. Экспериментально наблюдаемая энергия активации (наклон кривой) уменьшается в этой области и становится равной половинному значению истинной энергии активации, которая определяется в температурной области I. [c.215]

Из уравнения (14) следует, что основная причина значительного влияния температуры на скорость химической реакции заключается в быстром росте доли активных молекул с повышением температуры. Увеличение скорости реакции в геометрической прогрессии при возрастании температуры, в арифметической прогрессии и очень малая доля эффективных столкновений объясняются характером зависимости К от Т, выраженной уравнением (16). Пусть реакция, протекающая при Т = 500° К, имеет энергию активации = 40 ООО кал моль, тогда в соответствии с уравнением имеем [c.297]

Кинетическим критерием, учитывающим влияние соотношения энергии активации и температуры на скорость химической реакции, является критерий Аррениуса [c.96]

Влияние функции распределения электронов по энергиям на скорость химической реакции вытекает из анализа результатов изучения некоторых процессов в прикатодной области (синтез аммиака [2], окисление азота [81]). Установлено, что скорость образования продуктов реакции в прикатодной области значительно превышает скорость их образования в положительном столбе тлеющего разряда. Известно, что распределения электронов по энергиям в различных областях разряда различны. В тлеющих разрядах в молекулярных газах могут быть получены так называемые активные газы, содержащие значительные концентрации атомов. Часто полученные активные газы используются для проведения реакций на поверхности твердой или жидкой фазы, для нанесения пленок и т. д. Например, предложен способ активации поверхностей некоторых полимеров [82]. Частично диссоциированный кислород (3—4%), полученный в тлеющем разряде, обтекает поверхность образца, в результате чего уменьшается его (образца) вес и изменяются некоторые свойства (смачиваемость, сила сцепления с покрытиями, нанесенными на образец после такой обработки). Такие явления не наблюдались при обдувании образцов холодным кислородом. Процесс проводился при мощности в разряде 200— 300 вт, давлении — нескольких мм рт. ст., расходе кислорода — 5 моль/сек. Температура образца — 80° С, время обработки — 15 мин. Обработке подвергались образцы из полипропилена, полиэтилена, политетрафторэтилена, поливинилхлорида. Механизм процесса активации, по мнению исследователей, следующий. Атомы кислорода окисляют моле- [c.425]

При обобщении экспериментальных данных автор работ [15—20] встретился с непреодолимыми трудностями и был вынужден ограничиться эвристическим подходом, т. е. подбором полуэмпирических зависимостей с целью найти форму описания хотя бы отдельных серий экспериментальных точек. Трудность состояла в том, что на основные зависимости скорости осаждения от температуры и исходного состава омеси в эксперименте накладывается результат одновременного изменения текущего состава газа и диаметра. Состав газа оказывает влияние как на скорость химических реакций, так и на движущую силу диффузии. Рост диаметра нити уменьшает коэффициент массоотдачи при свободной конвекции, которая в этих опытах, как показано ниже, является основной формой массо-обмена. Следствие этого—искажение традиционных зависимостей скоростей осаждения от обратной температуры, которые в работе [16] представляют собой кривые с большим различием в наклонах для отдельных опытов (кажущаяся энергия активации на отдельных участках изменяется от 100 до 1000 кДж/моль). [c.225]

Квантовые выходы, естественно, определяются соотнощениями (3.21). Интересно, что и при радикальном механизме при фотохимическом равновесии (Шд=Шт=0) по концентрациям продуктов можно определить константы- скоростей элементарных реакций, используя соотношения (3.22), где 71=йкц/йкт и у2= рц/ рт- Особенностью радикального механизма является ощутимое влияние температуры на скорость химических превращений, так как энергии активации для всех элементарных реакций в этом случае значительны. [c.77]

Понятие энергии активации, как параметра, характеризующего скорость химической реакции, было введено Аррениусом [1] для объяснения влияния температуры на скорость инверсии сахара. По Аррениусу не все молекулы способны принять участие в химической реакции, а лишь активные , т. е. обладающие избыточной энергией по сравнению с другими инертными молекулами. Гипотеза Аррениуса, как выяснилось впоследствии, оказалась плодотворной не только в применении к химическим реакциям, но и к ряду физико-химических процессов [2—4], в том числе и к процессу диффузии сорбирующихся газов в пористых телах. Активированный характер диффузии сорбирующихся газов проявляется прежде всего в более сильной зависимости коэффициента диффузии от температуры по сравнению с той, которую предсказывает молекулярно-кинетическая теория для несорбирующихся газов. [c.105]

Влияние температуры на скорость реакций. Энергия активации. При повышении температуры скорость химических реакций увеличивается это увеличение весьма значительно. Так, скорость реакции 2Н2 + 0г=2Н20 при 300° С неизмеримо мала, а при 700° С реакция протекает уже мгновенно, в форме взрыва. [c.475]

Таким образом, прежде чем какой-либо ряд данных надежно использовать в теории мономолекулярных реакций, необходимо полностью установить химическую сложность реакции и влияние стенок сосуда. В настоящее время имеется только несколько случаев, которые исчерпывающе и убедительно изучены. Это реакции разложения N2O5 [120], циклопропана [121] и N2O4 [83]. Во всех этих случаях частотные факторы оказались аномально высокими (1015—101 сек 1). Вледствие этого характеристическое давление, при котором можно было наблюдать падение констант скоростей первого порядка, было выше, чем оно предсказывалось для молекул такой сложности (см. табл. XI.2). В каждом случае реакции проявляют качественные особенности, которые характерны для промежуточной области концентрации (как константа скорости, так и энергия активации уменьшаются с уменьшением давления при постоянной температуре). [c.235]

Начальные условия (концентрации) даны для каждого компонента. Независимая переменная т — величина, обратная общей массовой скорости подачи жидкого сырья — массе сырья, поданного в час на единицу массы катализатора, загруженного в реактор. Такая форма дифференциальных уравнений использовалась при разработке модели и при моделироваийи. Это было сделано потому, что профили концентраций удобно представлять в той же форме, в какой представлены исходные данные. Тепловой баланс на данном этапе не требовался, потому что реакцию проводили в изотермическом режиме для каждой серии опытов. Уравнения (5) — (8) решали на аналоговой вычислительной машине ЕА-680. Параметры устанавливали и определяли для каждой группы зависимостей концентрация — время . Полученные зависимости должны были характеризовать скорость реакции, энергию активации, химическое равновесие и влияние на него температуры. [c.288]

Крупным вкладом в развитие учения о скоростях химических реакций оказались работы Н. А. Меншуткина о скоростях образования сложных эфиров из спиртов и кислот (1877 —1884). Н. А. Меншуткин изучал влияние строения спиртов, а также и среды на скорость и предел реакций с кислотами. Он исследовал также реакции образования амидов и анилидов из соответствующих солей при действии кислот. Н. А. Меншуткин пошел значительно дальше М. Бертло и П. Сен-Жиля, и его выводы и экспериментальные данные были использованы в развитии как химической кинетики, так и теории химического строения. Плодотворными оказались кинетические представления. Основываясь на законе распределения скоростей молекул газа (установил К. Максвелл в 1859), Л. Пфаундлер (1867—1874) пришел к выводу, что реакция может осуществляться лишь в результате соударений молекул, энергия которых (скорость движения) выше некоторой критической величины. Число таких активных молекул возрастает с повышением температуры. На основе этих воззрений К. Гульдберг и П. Вааге в 1879 г. усовершенствовали закон действующих масс. С. Аррениус в 1889 г. развил теорию активных (возбужденных) молекул и предложил уравнение зависимости константы скорости реакции от энергии активации. [c.171]

Следующий шаг в развитии теории диффузионного горения сделан Зельдовичем [1949], который учел влияние скорости химических реакций на структуру шшмени. Им было установлено, что, как правило, толщина зоны реакций существенно меньше характерных размеров задачи. Это связано с тем, что химические реакции, встречающиеся в процессах горения, идут с большой скоростью только при высоких температурах. Поэтому при удалении от фронта пламени, т.е. от поверхности г =7 , скорость реакций сильно уменьшается. Указанное обстоятельство позволяет рассматривать зону реактхий как своеобразный пограничный слой, толщина которого много меньше, чем радиус его кривизны. Анализ характеристик такого пограничного слоя показывает, что при большой энергии активации ведущих реакций распределения температуры и концентраций во фронте пламени достаточно слабо отличаются от распределений, которые получают- [c.168]

При расчете эффективности описанных экстракторов с помощью рис. 228 получаются явно завышенные значения. По-видимому, это обусловлено влиянием медленной химической реакции урана с реагентами в органической фазе. Рьон отметил, что влияние температуры на коэффициент массопередачи при экстракции соответствовало в его опытах энергии активации, равной 32- 10 —40- Ю дж кмоль. Для массообмена, не осложненного химическим взаимодействием, эта величина близка к 20- 10 дж1кмоль, в то время как для химической реакции наиболее вероятна величина энергии активации порядка 40X Х10 дж/кмоль. Таким образом косвенно подтверждается, что в данном процессе важную роль играет скорость химической реакции. Было также отмечено, что удаление урана из экстракта [c.483]

Влияние температуры на скорость разложения NaH Og и значение энергии активации, равное 171,8 кДж/моль (41 ккал/моль), говорят об определяющей роли в этом процессе скорости химической реакции. Поэтому при его аппаратурном оформлении должно быть обеспечено достаточное время пребывания раствора в декарбонаторе. [c.185]

Большое влияние ка селективность оказывает температура, что ависит от разной энергии активации тех или иных стадий процес- а (энергия активации обычно более высока для побочных реакций). В результате каждый процесс имеет некоторую оптимальную температуру, определяемую достижением приемлемых скорости окисления и селективности. Повышение температуры может играть еще одну отрицательную роль, состоящую в переводе процесса в диффузионную или близкую к ней области протекания реакции процесс происходит в пограничной пленке, промежуточные продук-гы не успевают продиффупдировать в объем жидкости и переокис-ляются. Поэтому важную роль играет эффективная турбулизация реакционной смеси при барботированни газа-окислителя, способствующая переходу процесса в кинетическую область, развитию поверхности контакта фаз и интенсификации процесса. Следовательно, выбор условий окисления является сложной функцией многих химических и технологических факторов. [c.366]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология