Уравнения скорости химического превращения веществ

Это уравнение — основное дифференциальное уравнение, описывающее изменение концентраций реагирующего вещества в реакторе идеального перемешивания. Оно учитывает не только скорости химических превращений компонента А, но и материальный обмен с окружающей средой. Функциональный вид величин и входящих в уравнение, определяется механизмом реакций в соответствии с законами химической кинетики. По механизму Михаэлиса уравнения, описывающие изменения концентрации субстрата и продукта в реакторе, имеют следующий вид [c.299]

УРАВНЕНИЯ СКОРОСТИ ХИМИЧЕСКОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ ВЕЩЕСТВ [c.10]

Первый метод основан на тщательном изучении скоростей химических превращений, тепло- и массопередачи в реакторе. Математическое описание в этом случае состоит из уравнений материального и теплового балансов, кинетических уравнений, выражений для скорости передачи вещества и тепла. [c.22]

Расчет величины Q по уравнению (П.28) упрощается стационарностью энергетического баланса в реакторах непрерывного действия. Для аппаратов группы РБ и РМ скорость реакции неизменна и определяется конечной концентрацией реагирующих веществ. Это положение допустимо также и при тепловом расчете реакторов группы РП. Хотя по жидкой фазе они близки к аппаратам идеального вытеснения, но в силу малого времени пребывания в них жидкости и протекания реакции преимущественно в диффузионной области скорость химического превращения в этих аппаратах можно считать неизменной во времени. [c.26]

Получаемые при постепенном вводе вещества С интегральные кривые (О будут отличаться от аналогичных зависимостей, полученных в аппарате периодического действия. Действительно, с (О зависят от скоростей химических реакций и изменения реакционного объема 1) во времени, т. е. от расхода 0 Ц). Вследствие этого для определения по (/) констант скоростей реакций или порядков реакций требуется составление уравнений, учитывающих скорости химических превращений и изменение объема У(/) во времени. [c.271]

Ассоциация. На месте разрыва межатомной связи возникают ненасыщенные силы притяжения. Образующиеся при этом свободные радикалы очень активны они соединяются м[ежду собой и с валентно-насыщенными молекулами. В последнем случае создается цепной механизм химического превращения веществ, так как образуется новый радикал, который в свою очередь быстро реагирует. Простейшая ассоциация состоит в соединении двух радикалов. Она имеет второй кинетический порядок, ее скорость описывается уравнением [c.80]

Второй уровень - это модель процессов на одном зерне. Составляющими элементами этого уровня являются модели процессов переноса тепла и вещества внутри зерна и скорости химических превращений. Уравнениями связи здесь являются уравнения материального и теплового баланса процессов в зерне. [c.30]

В приведенных уравнениях (2.2.1)—(2.2. 9) каждая из функциональных зависимостей 9 (у) основывается на общеизвестном постулате химической динамики о пропорциональности скоростей реагирования объемно-молекулярным концентрациям исходных веществ в данный момент времени. Особенность их заключается в том, что они не содержат в явном виде указанных величин, так как все концентрации здесь соответственно выражены через степени превращения одного из исходных компонентов. Это значительно облегчает решение ряда задач при динамическом методе ведения реакции, но приводит к многообразию теоретического выражения скоростей химических превращений. Последнее является наиболее характерной особенностью хими-5 [c.67]

Уравнения (3. 46а, б, в) можно рассматривать как уравнения, определяющие порядки электрохимических реакций. Для любого вещества 8 в электролите существует порядок анодной реакции. и порядок катодной реакции у Не требуется, чтобы вещества Зу содержались в суммарной электродной реакции, так как они могут катализировать скорость химического превращения и вместе с тем не влиять на равновесный потенциал Во- Из уравнений (3. 46а, б, в) следует, что при отсутствии зависимости отдельных составляющих плотностей тока и от концентрации определенного вещества значения 2 J я J равны нулю. В большинстве случаев только один из двух порядков реакций определенного вещества равен нулю, а другой не равен нулю. Тогда только анодная или катодная составляющая плотности тока зависит от концентрации этого вещества. Только при сложных взаимосвязанных системах реакций обе величины г одного вещества не будут равны нулю. [c.466]

Таким образом, в 40 — начале 50-х годов изучение влияния растворителя на протекание органических реакций шло по нескольким направлениям. На первом историко-химическом этапе, т. е. в начале 40-х годов (см. Введение) преимущественно развивались качественные представления о механизме влияния растворителя. Но в конце 40-х годов на первый план выдвинулись новые способы исследования проблемы — количественные (применение корреляционных уравнений, изучение термодинамических характеристик активированного комплекса в системе растворитель — растворенное вещество, использование теории регулярных растворов). Эти работы создали предпосылки для развития в 50—60-е годы современных (качественных и количественных) теорий влияния среды на протекание жидкофазных (в том числе и органических) реакций. В середине 50-х годов химики обнаружили, что существенную роль в кинетике реакций в растворах играет образование водородных связей между молекулами реагирующих вегцеств и молекулами растворителя и что именно этим в ряде случаев определяется влияние растворителя на скорость химических превращений (подчеркнуто мной.— В. К.) [156, стр. 300]. [c.70]

При выводе уравнений ММ аппаратов учитывают гидродинамические режимы перемещения веществ скорости химических превращений, диффузии, передачи тепла, хемосорбции и т. д. уравнения материального и энергетического (теплового) баланса уравнения фазовых превращений и др. В функции / входят (в явной или косвенной форме) основные конструктивные размеры аппарата (поверхности теплообмена, диаметры и длины труб реакторов и т. п.). Чем детальнее и полнее неформальная ММ, тем сложнее структура / и выше размерность вектора а, компонентами которого являются параметры уравнений кинетики (константы скоростей, энергии активации, коэффициенты диффузии и т. п.) и характеристики веществ (теплоемкости, плотности и т. д.). [c.248]

Здесь не важно, по какому из исходных веществ определять величину скорости — по А или по В. Результат будет один и тот же, так как в единицу времени изменяются в одинаковых количествах и концентрация А и концентрация В. Важно другое — на практике мы можем измерить. нишь концентрации веществ, но не мгновенные скорости химических превращений. Поэтому прежде, чем определить константы скорости (а именно это является конечной целью кинетического эксперимента), нам надо произвести интегрирование дифференциального уравнения (5) или (6). Если начальные концентрации А и В были одинаковы (обозначим эту концентрацию символом Ао), то уравнение (5) принимает вид [c.23]

Соответственно этому зависимость скорости реакции от концентрации исходных веществ для необратимых реакций (с =0) будет отвечать первому порядку при любой форме кинетического уравнения собственно химического превращения. Зависимость же скорости реакции от температуры будет определяться только изменением коэффициента массопередачи, что отвечает наблюдаемой энергии активации порядка ЮОО+ЗООО кал моль независимо от истинной энергии активации реакции. [c.71]

Уравнения кинетики Ленгмюра — Хиншельвуда выводятся на основе предположения об ограниченной активности поверхности катализатора. Предполагается, что химическое превращение может происходить только при участии молекул, попавших при адсорбции на активный центр катализатора. Число активных центров на единице поверхности (поверхностная концентрация) принимается ограниченным. Кроме того, для упрощения принято, что каждый активный центр может удерживать лишь определенное число молекул (или атомов) реагирующего вещества (обычно одну). При таких предпосылках скорость химического превращения оказывается пропорциональной концентрациям реагирующих веществ, адсорбированных на поверхности, т. е. поверхностным концентрациям. [c.173]

Скорость химических процессов очень чувствительна к изменениям температуры, так как последняя сильно влияет на константу скорости реакции к), входящую в кинетическое уравнение процесса. Для процессов химического превращения вещества, протекающих в кинетической области, значения константы скорости реакции с повышением температуры, как правило, резко возрастает, следовательно, скорость процесса будет значительно увеличиваться. Для процессов, протекающих в диффузионной области, это изменение происходит медленнее, так как в данном случае оно становится зависимым от температуры через изменение коэффициента диффузии от температуры. Таким образом, для гетерогенных химических процессов, общая скорость которых определяется как скоростью собственно химической реакции, так и скоростью массопереноса, зависимость от температуры оказывается достаточно сложной. [c.14]

В общем случае при разработке математического описания химического реактора необходимо учитывать термокинетические, диффузионные и химические эффекты. Соответственно в уравнение гидродинамической модели структуры потоков включаются выражения, характеризующие источники вещества и тепла. Собственно источником вещества является химическое превращение, и его интенсивность будет пропорциональна скорости образования продуктов реакции [c.96]

Аналитический метод построения математической модели состоит в аналитическом описании объекта управления системой уравнений, полученных в результате теоретического анализа физико-химических явлений ка основе законов сохранения энергии и вещества, В этом случав математическая модель содержит уравнения материального и энергетического (теплового) балансов, термодинамического равновесия системы и скоростей протекания отдельных процессов, например, химических превращений, массопередачи, теплопередачи и т,д. [c.12]

Когда в системе происходит несколько химических превращений, г а представляет собой алгебраическую сумму скоростей этих превращений, выраженных относительно исходного вещества А. Подобным же образом в уравнении теплового баланса суммируются количества теплоты, выделяемые в результате отдельных химических превращений. [c.294]

В общем случае для описания сложной химической реакции нужно не одно, а несколько стехиометрических уравнений. Складывая их, мы получаем так называемое брутто-уравнение реакции, которое описывает процесс в целом, но, как правило, не отражает истинного механизма химических превращений. Тем не менее и для сложной реакции можно, основываясь на результатах экспериментов, написать уравнение, аналогичное закону действующих масс (1,4) и связывающее скорость реакции с концентрациями исходных веществ [c.13]

Результаты эксперимента представляют в виде уравнений регрессии, или полиномов (XV, ) и (XV,2), связывающих концентрации исходных веществ С,- в реакционной зоне и скорости их химических превращений с условиями опыта С , Сдо,. . ., С о (начальные состав реагентов и скорость их поступления Ко). Коэффициенты этих аппроксимирующих зависимостей легко находят методом наименьщих квадратов. [c.468]

Если пользоваться обш,епринятой в химической технологии степенью превращения х исходного вещества в продукты крекинга, то уравнения скорости процесса можно записать [c.225]

Выбор при конструировании газлифтного трубчатого реактора оптимального отношения Г = / //ц имеет существенное значение. Увеличивая конструктивный параметр Г, т. е. суммарную площадь сечения барботажных труб, мы увеличиваем реакционный объем аппарата (объем барботажной зоны). Но при этом, как следует из уравнения (1У.26), уменьшается скорость циркуляции жидкости и ухудшаются условия массопереноса реагирующего вещества из газа в жидкость. Исследования кинетики химического превращения в газлифтных трубчатых реакторах показали, что оптимальным является Г = 1. [c.98]

Рассмотрим сначала мономолекулярную реакцию, в которой на поверхности твердого тела претерпевает превращение одно газообразное вещество. В этом случае скорость реакции пропорциональна концентрации газа в адсорбированном слое или, что то же, доле занятой поверхности катализатора 0, т. е. d /dt = кв. Учитывая уравнение Лангмюра (XV.2) и допуская, что скорость установления адсорбционного равновесия превышает скорость химической реакции, получим [c.409]

Рассмотрим теперь проточный химический реактор идеального перемешивания. Будем считать, что в реакторе протекает реакция превращения вещества X в вещество V по схеме Х->У. В дальнейшем будем исследовать изменение во времени только концентрации С 1) вещества X, поэтому для упрощения записи положим с1(/) = с(/). При равенстве входной и выходной объемной скорости потока изменение с течением времени концентрации с 1) вещества X в реакторе описывается уравнением [c.246]

Исследования скорости химических реакций тесно связаны с выяснением механизма протекания этих реакций. Дело в том, что уравнения, с помощью которых изображают превращения одних веществ в другие вещества, показывают, как правило, только суммарный результат целого ряда элементарных реакций. Каждая из таких элементарных реакций имеет определенную скорость. При этом они могут протекать одна вслед за другой или одновременно, т. е. последовательно или параллельно. Например, если превращение изображается суммарным уравнением [c.31]

При переходе к оптимизации режимов работы химико-технологических объектов и, тем более, к оптимальному конструированию аппаратов требуется знание их характеристик в широком диапазоне изменения технологических координат. Для этого составляют математическое описание, в уравнения которого входят конструктивные и режимные параметры объекта, характеристики перерабатываемых веществ. Методы составления таких уравнений, называемые ниже аналитическими, заключаются в теоретическом анализе физико-химических явлений, происходящих в объекте, и составлении дифференциальных или конечных уравнений сохранения вещества, энергии и импульса. Тем самым в математическом описании учитываются особенности и скорости превращения веществ, переноса тепла и массы, распределения температуры и давления и т. п. [c.7]

Теперь перейдем к рассмотрению основных случаев химических превращений. При этом будем иметь в виду, что при взаимодействии нескольких реагирующих веществ в большинстве случаев практики можно выбрать одно из них, концентрация которого наиболее существенно влияет на скорость процесса в целом, и скорость реакции определять по изменению концентрации этого основного вещества. Количества полученных при этом продуктов реакции можно находить с помощью коэффициентов Рй, Ре,.. , показывающих, какое количество килограммов того или иного продукта образуется в соответствии со стехиометрическим уравнением реакции из одного килограмма основного реагирующего вещества непосредственно или через промежуточные продукты. - [c.24]

Условия, при которых для описании непрерывно протекаюш его процесса в локальной области можно снять ограничения в применении уравнений кинетики, отражающих основные случаи химических превращений, остаются такими же, что и для периодических процессов. Для реактора непрерывного действия скорость удобно определять как часовое количество килограммов вещества А, прореагировавшего в единице объема реактора, поскольку реакционный объем в таком аппарате всегда остается постоянным. [c.32]

Реактор идеального смешения. Математическое описание данного реактора можно получить из общих уравнений гидродинамики потока для случая идеального смешения (II, 14) и (11,20), если подставить в них соответствующие выражения для интенсивности источников массы и тепла. Интенсивность источников массы в этом случае равна скоростям образования реагентов. Полагая, что в процессе химического превращения число молей реагирующих веществ не изменяется, находят следующие уравнения для ключевых компонентов реакции [c.80]

Если константа скорости подвода реагирующего вещества значительно больше константы скорости процесса химического взаимодействия, т. е. константа екорости диффузии во много раз больше константы скорости реакции, тогда скорость всего процесса в целом будет определяться исключительно скоростью химического превращения. Экспериментально определяемая скорость реакции будет подчиняться законам химической кинетики гетерогенных систем. Скорость реакции, так же как и в гомогенных системах, будет связана с концентрациями реагирующих веществ кинетическим уравнением реакции. Порядок реакции будет зависеть от природы реагирующих веществ. Однако действующей массой здесь будет концентрация реагирующих веществ не в объеме фазы, а на поверхности раздела. [c.106]

Одним ИЗ важных примеров такой задачи является оценка констант скоростей химических реакций. Предположим, что рассматривается простой случай, когда имеется система с мономолекулярными реакциями, представленными на фиг. 8.1 [14]. Количества трех веществ обозначаются через Хи Хг и Хз, а г,- — константа скорости реакции превращения вещества / в г. Соответ-ствующие дифференциальные уравнения запишутся в виде [c.269]

При заданных внешних условиях (температура, давление, среда, в которой протекает процесс) скорость химического превращения является функцией только концентраций компонентов реакционной смеси. Уравнение, описывающее зависимость скорости химического процесса от концентрации компонентов реакционной смеси, называется кинетическим уравнением химического процесса. Для подавляющего большинства химических процессов скорость реакции может быть представлена в виде произведения концентрации реагентов в соетяетствующих степенях, называемых порядком реакции по соответствующему веществу [c.526]

Подставив выражения для химического сродства Аг, скорости реакции Vrr и перекрестного коэффициента г в уравнение диссипативной функции (7.77) и интегрируя ifo по объему мембраны (см. 7.45), можно получить уравнение для расчета и анализа потерь эксергии в процессе селективного проницания через реакционно-диффузионную мембрану. Необходимое значение степени сопряжения массопереноса и химического превращения находят по уравнению (1.18) на основе опытных значений коэффициента ускорения Фь Предполагается также, что известно распределение концентраций всех компонентов разделяемой газовой смеои и веществ матрицы мембраны, участвующих в реакциях, как решение системы нелинейных дифференциальных уравнений (1.26). Энергетическая эффективность процесса при 7 = Гер оценивает эксергетический к. п.д., вычисляемый по уравнению (7.71). [c.255]

Скорость накопления продукта реакции С в начале процесса очень мала (рис. 87, кривая тс). Этот начальный период реакции сменяется периодом быстрого развития химического превращения и называется периодом индукции. Зададимся некоторой минимальной долей g =y/fl конечного продукта С по сравнению с начальным содержанием а вещества А, когда можно считать, что вещество С еще практически отсутствует в реакционной смеси. В соответствии с уравнением (VIII, 59) период индукции рассчитывается [c.324]

Цепные реакции подразделяются на неразветвлен-ные и разветвленные. Неразветвлснные цепные реакции отличаются тем, что отношение р числа Л р свободных радикалов, рождающихся при химических превращениях реагирующих веществ, к числу Л г гибнущих при этом радикалов равно единице Р = = Л/р/Л г = 1. Скорость таких реакций описывается уравнением (47) основного закона кинетики, а ее температурная зависимость—уравнением (51) Аррениуса и контролируется эффективной энергией активации реакции. В условиях непрерывного технологического процесса такая реакция протекает в стационарном режиме, т. е. с постоянной скоростью. [c.132]

Сравнивая уравнения (11.118) и (11.119) с соответствующими уравнениями (11.105) и (11.108), ха рактеризующими влияние загрязняющего действия материала ректификационной колонны на глубину очистки, можно видеть, что они действительно по форме идентичны. Это объясняется тем, что как в первом, так и во втором случае скорость поступления примеси принималась величиной постоянной, а содержание примеси в разделяемой смеси по сравнению с содержанием основного очищаемого вещества— пренебрежимо малым. Нетрудно видеть, что сюда же следует отнести и важный для практики глубокой очистки веществ случай загрязнения продукта примесью, образующейся вследствие химической коррозии стенок и контактного устройства ректификационной колонны. Правда, понятие коррозии в этом случае приобретает несколько иной смысл, поскольку заметного разрушения материала колонны здесь не наблюдается даже в течение длительного времени ее эксплуатации,что обусловлено микроколичеством образующейся при.меси. Практически здесь даже трудно провести различие между этим случаем и рассмотренным выше случаем вымывания примеси из материала аппаратуры. Однако при установленном факте, что ректификация сопровождается теми или иными химическими превращениями, появляется возможность расчета такого процесса хеморектификации исходя из заданных констант скоростей соответствующих химических реакций. [c.81]

Уже на ранних стадиях изучения газовых реакций, происходящих на поверхности твердых тел, было найдено, что их первой стадией является адсорбция реагентов, а по завершении процесса десорбция продуктов. Поэтому при рассмотрении кинетики гетерогенных каталитических реакций используют различные изотермы адсорбции, которые позволяют определять связь между концентрациями реагирующих веществ па поверхности твердого тела и в объеме. Так, уравнение изотермы Лангмюра (гл. XV) применяют для рассмотрения кинетики мономолекулярной реакции Аг- Вг, происходящей на поверхностн твердого тела. Так как обычно адсорбционное равновесие устанавливается существенно быстрее, чем протекает химическое превращение, то скорость реакции пропорциональна поверхностной концентрации газа в адсорбированном слое или, что то же, доле занятых активных центров 0 на поверхности катализатора [c.525]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология