Экспериментальное изучение кинетики химических реакций

Экспериментальное исследование кинетики химических реакций состоит в определении их скоростей и последующем рассмотрении скоростей на основании некоторой совокупности элементарных стадий. В первую очередь необходимо найти какое-то свойство системы, изменение которого было бы пропорционально изменению концентрации какой-то из участвующих в реакции частиц, причем связь между этими изменениями должна быть воспроизводимой и стехиометрической. Типичные экспериментальные методы изучения скоростей реакций — это титрование, спектроскопия (особенно УФ, видимая и ЯМР), эксперименты в ударных трубах, измерение показателей преломления, давления и плотности. [c.220]

При изучении кинетики химических реакций часто приходится решать задачу определения порядка реакции по отдельным компонентам или порядка реакции в целом. В 2 настоящей главы приведен ряд соотношений, позволяющих определить, соответствует ли кинетическая кривая закону реакций первого, второго или третьего порядка. Однако, чтобы использовать эти соотношения, необходимо последовательно подставлять в них экспериментальные данные и выбирать, какое из соотношений выполняется. Кроме того, этот прием ничего не дает в случае, если порядок реакции превышает третий или является дробным. [c.219]

В лаборатории химической кинетики Физико-химического института им. Л. Я. Карпова проведено экспериментальное изучение кинетики парциального окисления и окислительного аммонолиза пропилена в НАК Кинетика изучалась проточно-циркуляционным методом. Одновременно были осуществлены физико-химические исследования катализаторов этих процессов, имеющих различный состав, методами рентгеноструктурного и термографического анализов, адсорбционными измерениями, измерениями контактной разности потенциалов (работа выхода электрона) и др. Получены кинетические уравнения, описывающие брутто-процесс окисления и окислительного аммонолиза пропилена, и уравнения скоростей образования целевых и побочных продуктов указанных реакций. Предложены упрощенная [c.97]

Экспериментальное изучение кинетики химических реакций сводится к определению постоянных величин, входящих в кинетические уравнения, выведенные на основании механизма процесса. Экспериментальное изучение кинетики реакции ведется двумя способами [c.182]

Основные успехи в области получения высокочистых веществ химическим осаждением из газовой фазы достигнуты главным образом в результате эмпирического подбора оптимальных условий, основанного на экспериментальном определении влияния различных факторов на качество получаемых веществ. Несмотря на то, что в настоящее время накоплен большой материал, позволяющий оценить влияние таких факторов, как температура, состав газовой фазы, качество подложки, скорость и направление потока газов по отношению к реакционной поверхности, тем не менее для каждого конкретного случая необходимо подбирать оптимальные условия осуществления процесса исходя из самых общих, в основном, термодинамических положений и результатов экспериментального изучения кинетики химических реакций, лежащих в основе процесса. [c.104]

Экспериментальное изучение кинетики каталитических реакций— один из основных способов раскрытия физико-химического механизма конкретных реакций и, следовательно, получения исходной информации для сознательного управления этими реакциями при их практической реализации. Поскольку наблюдаемая кинетика реакции, как это следует из предыдущего изложения, может являться следствием наложения друг на друга ряда химических и физических факторов, постановка исследований должна обеспечить возможность строгого разграничения этих факторов. Таким образом, возникают задачи экспериментального изучения собственно химической кинетики, кинетики физических явлений, связанных с протеканием химических реакций, и, если это необходимо, физического моделирования процессов в их реальных условиях. Первым двум задачам и посвящены последующие разделы настоящей главы. Надо только отдавать себе отчет в том, что одних кинетических исследований недостаточно для однозначного раскрытия механизма реакции. Они должны быть дополнены физическими методами исследования процессов на поверхности катализатора. [c.187]

Полезными являются главы, посвященные экспериментальным методам изучения кинетики химических реакций. Во всяком случае, они содержат перечень наиболее часто используемых методов. [c.6]

Этан 5. Изучение кинетики химических реакций, включающее а) синтез конкурирующих механизмов на основе априорной информации о процессе и построение конкурирующих кинетических моделей б) разработку стратегии стартового экспериментирования и проведение экспериментов на базе нового экспериментального оборудования в) оценку параметров г) планирование уточняющих, дискриминирующих экспериментов установление адекватной модели. [c.19]

В экспериментальном отношении неизотермический режим изучения кинетики химических реакций имеет ряд преимуществ перед изотермическим. Существенно сокращается время опыта, так как снижение скорости реакции по мере расходования реагентов компенсируется возрастанием величины Кр при повышении температуры. В отличие от изотермического режима, когда реагенты приходится перемешивать при температуре опыта и когда из-за этого начальный участок максимальных скоростей реакции на термографической кривой оказывается в той или иной степени искаженным, в неизотермическом режиме операцию приготовления образца можно осуществить при низких температурах, когда величина Хр 0. [c.316]

В заключение следует отметить, что для изучения кинетики химических реакций, предшествующих собственно электродному акту, и влияния на них различных факторов все же наиболее удобным оказался классический метод. Преимущества классического метода — его универсальность, экспериментальная простота, легкость интерпретации получаемых данных, достаточная точность определяемых величин, а также возможность сравнительно несложного учета факторов, влияющих на кинетику приэлектродных реакций, — адсорбции компонентов реакции и строения двойного электрического слоя. Другие же рассмотренные здесь методы являются ценным дополнением к классическому. [c.325]

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ КИНЕТИКИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ПРИ ЭКСТРАКЦИИ [c.185]

В первой части книги даны основные понятия и представления химической кинетики, в частности те из них, которые касаются кинетики гетерогенных реакций. В ней сопоставлены особенности кинетики реакций в открытых и закрытых системах, рассмотрены методы экспериментального изучения кинетики гетерогенных реакций, при этом особое внимание уделено реакциям, происходящим в системах газ — твердое тело. [c.5]

Основоположником научного изучения кинетики химических реакций был русский ученый Н. Н. Бекетов. Он выявил зависимость направления химического процесса от концентрации реагирующих веществ и экспериментально обосновал то положение, которое позже в математической форме было выражено законом действующих масс. Развитие работ в этом направлении интенсифицировалось постоянно расширяющимся развитием химических производств и требует глубокого знания кинетических закономерностей и разработки методов предварительного математического расчета. [c.42]

Детальное экспериментальное изучение химических реакций, лежащих в основе разрабатываемого процесса, — необходимое условие для получения его надежной кинетической модели. В случае быстро протекающих реакций (время полупревращения порядка от долей секунды до нескольких минут), которые реализуются в промышленности в виде непрерывных процессов, проходящих в проточных реакторах, метод исследования кинетики в периодически действующих изотермических реакторах, кратко изложенный в этой главе, непригоден. Изучение кинетики таких реакций, к которым относятся подавляющее большинство каталитических и все газовые реакции, проводят в специальных установках проточного типа. [c.35]

При изучении кинетических характеристик практически всех реакций одной из важных экспериментальных задач является определение изменений во времени концентрации отдельных, компонентов, участвующих в реакции. Для этой цели применяются различные— как химические, так и физические методы. Среди этих методов полярография уже в настоящее время находит достаточно широкое применение. Границы применения ее в будущем трудно даже предсказать. Полярографический метод при изучении кинетики химических реакций уже сейчас может быть использован минимум в трех направлениях. [c.161]

А что же, собственно говоря, представляет собой элементарный химический акт Можно было бы сказать, что это процесс перестройки электронной структуры взаимодействующих атомов, и тем самым свести всю проблему реакционной способности и катализа к физике электрона. Однако для того, чтобы в дальнейшем можно было, опираясь на это представление, строить теорию и делать выводы, нужно указать способ измерения процесса электронной перестройки. Дает ли такого рода информацию изучение кинетики химических реакций Здесь придется вернуться к классическому кинетическому эксперименту, общая схема которого слагается из а) изучения зависимости концентрации реагирующих веществ от времени протекания реакции и, если нужно, построения экспериментальных кинетических кривых б) определения тем или иным способом параметров скорости (порядок реакции и константы скорости) реакции и расчета с помощью этих параметров кинетических кривых (если последние совпадают с экспериментальными, значит предполагаемый механизм близок к реальному) в) изучения зависимости константы скорости от температуры (в некоторых случаях и от давления) и расчета основных активационных параметров, т. е. значений энергии и энтропии активации. [c.39]

Изучение кинетики химических реакций давно привлекало внимание химиков, интересующихся вопросами механизма реакций [1, 2]. За последнее время предложены новые экспериментальные методики (релаксация ультразвука, скачок температуры или давления, остановленная Струя), которые позволили применить кинетические исследования к изучению механизма чрезвычайно быстрых реакций, в частности реакций комплексообразования. Однако 1в большинстве работ используется очень сложное оборудование. В нашей лаборатории недавно показано [3—5], что с помощью метода экстракции можно просто и удобно изучать кинетику быстрых реакций образования хелатов металлов и других комплексов [6]. [c.59]

Начало научного изучения кинетики химических реакций относится ко второй половине XIX в. Русский ученый Н. Н. Бекетов был основоположником этой отрасли знаний он выявил зависимость направления химического процесса от концентрации реагирующих веществ и экспериментально обосновал то положение, которое позже в математической форме было выражено законом действия масс. [c.3]

Как указывалось в гл. 1, с точки зрения полярографического изучения кинетики химических реакций последние целесообразно разделить на две группы медленные (с константой скорости моно- или псевдомономолекулярной реакции 5-10 с ) и быстрые (с константой скорости >0,3 Ч-З с- ). Хотя соответствующее приложение полярографии значительно проще для исследования медленных реакций, в том числе и по сравнению с изучением равновесия реакций, эту главу целесообразно начать с рассмотрения теоретических и экспериментальных принципов, касающихся полярографического изучения быстрых реакций. Это обусловлено тем, что связанные с быстрыми электродными реакциями кинетические или каталитические токи используются и для изучения кинетики медленных реакций, а также равновесия реакций. [c.29]

Это делает затруднительным изучение кинетики химических реакций на катализаторах с изменяющейся активностью, так как в уравнениях кинетики должно учитываться большое число переменных, затрудняющих использование этих уравнений для обработки экспериментальных данных. [c.18]

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ МЕХАНИЗМА И КИНЕТИКИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ [c.182]

При решении вопроса о механизме сложного процесса теоретическое и экспериментальное изучение скоростей отдельных стадий или элементарных реакций ( кинетических индивидуумов — по образному выражению Н. А. Шилова) с участием радикалов и молекул является весьма важной кинетической задачей, поскольку в схемы превращений многих соединений различных классов входят отдельные радикальные реакции или даже целые блоки из них. При их помощи составляют или моделируют механизмы сложных химических превращений, необходимые для объяснения изученной кинетики брутто-реакции, наблюдаемого порядка, эффективной энергии активации и концентраций активных проводников химического превращения — радикалов, возникающих в зоне протекания процесса. Если экспериментальное изучение констант скорости соответствующих элементарных реакций по тем или иным причинам затруднено или невозможно, используют эффективные методы расчета кинетических параметров этих реакций. Разумеется, моделирование сложного процесса из отдельных элементарных реакций правомочно лишь тогда, когда реакции протекают независимо друг от друга. [c.214]

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]

Кинетика, занимающаяся изучением механизма химических реакций, по существу, есть химия лабильных промежуточных частиц. В результате исследования составляется схема механизма химического процесса, включающая предполагаемые стадии и промежуточные продукты. Эта схема сопоставляется со всеми имеющимися фактами, проверяется, дополняется, изменяется с появлением новых данных и по мере увеличения экспериментальных доказательств из гипотетической превращается в обоснованную схему (модель) реального химического процесса. Важную информацию при исследовании дают разнообразные приемы воздействия на систему и математический анализ схемы при ее сопоставлении с экспериментальными данными. [c.7]

Учебное пособие Экспериментальные методы химической кинетики представляет собой краткое изложение ряда химических и физических методов исследования, которые широко применяются при изучении механизма химических реакций. В настоящее время быстро идет развитие традиционных методов исследования химической кинетики и появляются новые. Многие современные физические методы требуют дорогой аппаратуры, что отчасти мешает их широкому внедрению в учебные планы и программы. Наш педагогический опыт показывает, что студенты, аспиранты и молодые научные сотрудники нуждаются в пособиях, которые в краткой и относительно доступной/ форме излагали бы теоретические и экспериментальные основы применяемых в химической кинетике методов и на конкретных примерах показывали возможности решения тех или иных практических задач. [c.4]

Предполагать, что реакция идет по десятому порядку, нельзя, так как вероятность таких столкновений равна нулю или во всяком случае близка к нулю. Экспериментальное изучение кинетики этого процесса показывает, что он идет по уравнениям, близким к уравнениям реакций первого порядка. Так получается потому, что обычные уравнения реакций описывают суммарный процесс, разбивающийся на самом деле по отдельным стадиям, представляющим собой элементарные акты химических взаимодействий. [c.121]

Этап составления кинетических уравнений, описывающих элементарный процесс химического превращения. Реализация данного этапа требует предварительного изучения сущности химической реакции и возможности применения известных кинетических закономерностей. Затем следует установить механизм реакции, кинетические характеристики и записать кинетические уравнения. Все это осуществляется на базе экспериментальных лабораторных исследований на микроуровне по законам классической кинетики (без учета влияния физических процессов тепло- и массообмена). [c.60]

Свыше трех десятилетий отделяют нас от открытия H.H. Семеновым цепных разветвленных реакций, открытия, стимулировавшего изучение цепных реакций во всем мире и сделавшего эти исследования одним из главных направлений химической физики. За это время выполнено огромное количество работ по теоретическому и экспериментальному изучению кинетики и механизма цепных реакций, открытию новых признаков, свойств и особенностей цепных процессов, установлению природы активных центров, их идентификации и элементарным реакциям. [c.375]

Основы теории макроскопической кинетики химических реакций, протекающих на пористых телах, достаточно полно рассмотрены отечественными и зарубежными учеными [16—27]. Экспериментальное изучение макрокинетических закономерностей каталитических процессов стало практически возможным после разработки оригинальных методов — метода диафрагм [28] и метода отдельных гранул или разного зернения [29, 30], которые находят признание [31] и широкое применение. Так, с помощью метода отдельных гранул впервые раскрыты и детально изучены роль и значение процессов переноса в аммиачном катализе. Было показано, что на отдельных гранулах и в [c.26]

Экспериментальное изучение кинетики химической реакции только в исключительных случаях позволяет отнести ее к одному из перечисленных процессов. Это удается сделать для наиболее простых (элементарных) реакций, протекающих в одну стадию, когда уравнение процесса, на основе которого составляется кинетическое уравнение, совпадает со стехиометрическим уравнением реакции в целом, например, для реакции синтеза и разложения и0дист010 водорода, реакции разложения двуокиси азота и др. [c.313]

Создание единой для большого числа процессов и аппаратов математической модели, отражающей физическую сущность явления, невозможно без выявления истинных закономерностей осуществляемых физико-химических превращений. Вместо подгонки диффузионных моделей с эффективными, т. е. дающими похожий на конечный результат ответ, коэффициентами под единичные эксперименты, надо направить усилия на изучение определяющих этот комплексный ответ отдельных факторов, таких как структура слоя катализатора, глобальная и локальная гидродинамика смеси, тепло- и массоперенос, кинетика гетерогенных химических реакций. Основу этого изучения по каждому из указанных разделов должно составлять целенаправленное экспериментальное обследование во всем интересном для практических приложений диапазоне изменения определяющих параметров с последующей фиксацией физических закономерностей или критериев нодобпя исследуемого яв.пения. На первом этапе изучения отдельных влияющих па работу химических реакторов факторов, кроме изучения кинетики химических реакций, остается реальной идея физического, в том числе и масштабного, моделирования с применением вычислительной техники, при этом должно быть обеспечено соответствие теоретических моделей экспериментальным данным. На втором этапе описания работы химических реакторов общая математическая модель будет получена сложением отдельных составляющих процесса. Основным будет выбор частных видов общей модели, отвечающих конкретным практическим случаям, и их численный расчет с учетом всех влияющих факторов. [c.53]

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]

Однако экспериментальное изучение кинетики ферментативных реакций и количественная оценка кинетических констант реакций, проводимых при определенных условиях (pH, температура, состав среды, действие ингибиторов, активаторов и т. п.), часто позволяют делать опеределенные заключения о химической природе промежуточных соединений и механизме отдельных стадий процесса. [c.8]

Непосредственное экспериментальное изучение кинетики тон или иной химической реакции только в исключительных случаях позволяет отнести ее к одной из указанных групп. Это удается сделать только для так называемых простык реакций, протекающих в одну стадию, уравнение которой совпадает со стехиометрическим уравнением реакции в целом (например, разложение и синтез иодистого водорода, разложение двуокиси азота и нитрозилхлорида и некоторые другие). Большинство же химических реакций является совокупностью нескольких последовательных (а иногда и параллельных) элементарных реакций, каждая из которых может принадлежать к любой из указан-ных выше кинетических групп. Это обстоятельство неизбежно осложняет кинетику процесса в целом, Б простейшем случае, f если одна из элементарных реакций протекает значительно Т> медленнее остальных, наблюдаемый кинетический закон будет соответствовать именно этой реакции. Если же скорости от-дельных стадий сравнимы, экспериментальная кинетика может быть еще более осложнена. [c.17]

Для получения оптимальных конструкции и рабочей характеристики турбины необходимо точно знать свойства газа, на котором работает турбина его показатели должны отличаться высокой воспроизводимостью. При сравнительно низких температурах, характерных для газовой турбины при продолжительности реакции несколько миллисекунд, химическое равновесие обычно не достигается. Поэтому термодинамические расчеты уже не могуэ дать достаточно надежных сведений о составе газа. Состав и свойства газа определяются кинетикой химической реакции в сочетании с процессами массо- и теплообмена. Химические и физические свойства топлива и конструкция камеры сгорания в своем сочетании совместно определяют протекание процесса гетерогенного сгорания и свойства образующегося газа. Поэтому при разработке ракетных топлив большое значение приобретает экспериментальное изучение сгорания смеси с повышенным содержанием горючего. [c.106]

Построение математической теории кинетики химических реакций в хроматографическом режиме представляет новую и трудную задачу. В обеих работах рассматривались только процессы в условиях прояви-тельпой хроматографии для простейших предельных случаев. Построение количественной теории, охватывающей более сложные случаи и многообразие возможных вариантов — дело будущего. Такую теорию целесообразно разрабатывать в тесном сочетании с экспериментальным изучением тех же вопросов, При рассмотрении кинетики в обеих работах делается несколько упрощений рассматривается реакция тина [c.32]