Формулы химической кинетики

Формулы химической кинетики [c.258]

Неизмеримо расширилась сфера применения" кинетических знаний и методов. Кинетика стала одной из научных основ химической технологии, входит в теоретический фундамент современной химии. Кинетические приемы исследования широко используются в аналитической и биологической химии. Значение кинетики подчас выходит за рамки химии ее результаты и методы применяют в экологических исследованиях и в материаловедении. Методологическое развитие кинетики, расширение круга исследуемых систем неизбежно привело к разнообразию экспериментальных методов и теоретических подходов. Это создает определенные трудности в изучении химической кинетики. В рамках учебника по кинетике сегодня уже невозможно познакомить студента со всем многообразием разделов современной кинетики. Назрела необходимость создания дополнительного пособия по кинетике типа справочника по всем разделам этой многогранной науки. В настоящей книге приведены в лаконичной форме основные понятия и законы химической кинетики, формулы и соотношения, факты и теоретические концепции, методы исследования и подходы к решению отдельных кинетических задач, кинетические схемы механизмов отдельных сложных реакций. [c.3]

Механизм химического процесса может быть раскрыт лишь в случае описания его стадии в химических формулах и законами химической кинетики и термодинамики. До настоящего времени неизвестны "формулы" веществ ТГИ, поэтому можно говорить лишь о принципиальном механизме их термических превращений. [c.140]

Таково точное выражение для искомой доли молекул. Однако в химической кинетике часто применяют приближенную формулу, которая получается, если в уравнении (П1,80) пренебречь всеми членами ряда в квадратных скобках, кроме первого [c.108]

Учение о скорости химических реакций называется химической кинетикой. Скорость реакции измеряют изменением концентрации реагирующих веществ в единицу времени. Средняя скорость реакции вычисляется по формуле [c.78]

Здесь выясняется обстоятельство, ни в коем случае не компрометирующее схему Линдемана, но требующее весьма существенного уточнения в молекулярно-кинетической теории бимолекулярных реакций. Формула (IV, 4), применение которой к сравнительно несложным молекулам, претерпевающим бимолекулярный распад, было оправданным, оказывается неприменимой к бимолекулярному распаду сложных молекул. Дело в том, что эта формула выведена в предположении, что вся энергия сталкивающихся молекул является кинетической энергией нх поступательного движения другими словами, вывод сделан при учете двух степеней свободы, т. е. без учета внутренних степеней свободы. Поскольку все атомы в многоатомной молекуле находятся в состоянии колебательного движения, в химической кинетике оказалась весьма полезной модель молекулы как совокупность некоторого числа независимых осцилляторов . Если энергия может распределяться между 5 осцилляторами многоатомной молекулы, то число молекул, обладающих [c.168]

Остановимся на размерности и физическом смысле констант в формулах (Х,4), (X, 5) и (Х,6). Так как константы входят сомножителями с удельной энергией в безразмерные показатели степеней, то размерность их обратна размерности и/У, т. е. существенно отлична от размерности констант скоростей в обычных уравнениях химической кинетики. Так. если и У выражено в киловатт-часах на кубический метр газа, приведенного к нормальным условиям, размерность /г,- будет выражена в кубических метрах на киловатт-час. [c.247]

На основании распределения Больцмана можно получить и другую, важную для химической кинетики формулу, определяющую, какая часть молекул а двухмерного газа имеет энергию, больше некоторой заданной величины е. Для двухмерного газа распределение молекул по компонентам скоростей, аналогично распределению (96.12), примет вид [c.308]

В целом во второй половине XIX - начале XX века были заложены основы кинетики как раздела химии, изучающего скорости химических реакций в зависимости от условий и природы реагентов. В этот период были сформулированы два основных закона химической кинетики, получены формулы, описывающие кинетику простых реакций, обнаружены сложные реакции, введены такие важные в кинетике понятия, как константа скорости реакции, энергия активации, промежуточный продукт, сопряженные реакции. В первой половине XX века кинетика развивалась по нескольким направлениям. Во-первых, изучали простые газофазные реакции, разрабатывали их теорию (теория соударений, теория абсолютных скоростей реакций). Во-вторых, были открыты и изучены разнообразные цепные реакции, сначала в газовой фазе, затем в растворах. В-третьих, интенсивно исследовали разнообразные органические реакции в растворах. В-четвертых, широкое распространение получили корреляционные соотношения в кинетике. [c.20]

В формуле (108) Ь — вероятность превращения активированной частицы, — истинная энергия активации реакции Г — гамма-функция и п — число кинетически-активных степеней свободы реагирующ их молекул, не совпадающее с полным числом колебательных степеней свободы (нормальных колебаний), но меньшее, чем последнее. Введение этого понятия [23] в химическую кинетику означало, вместе с тем, что физически в отношении обмена энергии в молекуле могут суще- [c.173]

Сборник задач и упражнений по физической и коллоидной химии содержит 800 задач и упражнений, относящихся к следующим разделам данного курса газы и жидкости, первый и второй законы термодинамики, термохимия, фазовые равновесия и растворы, химическое равновесие, химическая кинетика, электрохимия, поверхностные явления, коллоидное состояние вещества, Каждый раздел включает параграфы, в которых кратко излагаются некоторые теоретические вопросы, приводятся формулы, необходимые для решения задач. В разобранных примерах даны методические указания для решения задач и выполнения упражнений. [c.2]

Исходя из определения (Т.2.4), формулы (1.2.2) и смысла основного постулата химической кинетики, дифференциальные уравнения, по которым вычисляется состав компонентов на выходе из реактора, в соответствии со стехиометрическими уравнениями (1.1.1), в самом общем виде могут быть записаны следующим образом [c.30]

Большое внимание уделено методам кинетического исследования химических реакций, приемам обработки экспериментальных результатов. В пособии собраны формулы н таблицы функций, применяемые в химической кинетике. Для удобства пользования материалом книга снабжена подробной библиографией. [c.2]

Настоящая книга представляет собой попытку создания пособия вроде карманной энциклопедии по гомогенной химической кинетике. Тому, кто знакомится с химической кинетикой, она поможет освоить терминологию и основные законы в ней смогут найти краткое изложение теории и кинетических методов исследования, а также примеры механизмов химических реакций, формулы, значения констант скорости типичных реакций. Книга будет полезна и для тех, кто работает в области химической кинетики, так как пособие снабжено достаточным справочным материалом и библиографией. [c.3]

С1 орость такой реакции по законам химической кинетики может б ыть выражена формулой [c.306]

В простейших случаях удается получить аналитическое решение исходных уравнений в явном виде иногда для этого приходится вводить в модель упрощающие допущения. При этом решение описывает объект, но из-за сделанных допущений оно не всегда удовлетворительно. Многие процессы описываются сложнейшими математическими зависимостями. Папример, уравнения химической кинетики, учитывающие зависимость скорости реакции от температуры, нелинейны и часто неинтегрируемы. Многие задачи не имеют аналитического реи ения, т. е. результаты нельзя получить в виде формулы или набора формул. В принципе эти задачи можно решить, например, численным интегрированием, но практически это невыполнимо из-за огромного объема вычислений. [c.322]

С 1880 г. появляется большое число работ, которые разнообразными путями подтверждали закон действующих масс. В научную и учебную литературу он входит как один из основных законов химии. В дальнейшем было установлено, что этот закон (в его классической форме) неприменим к неидеальным системам. Замена в формуле концентраций величинами-активностями позволила успешно применять закон действующих масс для изучения равновесия химических реакций. В настоящее время он также служит основным уравнением химической кинетики, используемым для расчета технологических процессов. [c.328]

При изучении хемосорбционных процессов следует совместно рассматривать закономерности массопередачи и химической кинетики, так как скорости диффузионных этапов и химических стадий могут быть сопоставимы. Поэтому количественная характеристика хемосорбционных процессов связана со многими дополнительными факторами. Реакция в жидкой фазе понижает концентрацию поглощаемого газового компонента в жидкости, что увеличивает движущую силу процесса и ускоряет его по сравнению с физической абсорбцией. Увеличение общей скорости процесса тем больше, чем выше скорость реакции в жидкой фазе. В соответствии с этими особенностями при количественном выражении хемосорбционных процессов обычно вводятся поправки к величине движущей силы или коэффициента массопередачи, которые характеризуют равновесие и скорость реакции в жидкой фазе. При значительных скоростях реакции сопротивление жидкой фазы становится пренебрежимо малым. Наоборот, при медленной реакции ускорение процесса также мало и им можно пренебречь, рассматривая процесс как физическую абсорбцию. Движущую силу абсорбционных процессов наиболее точно можно выразить следующим образом [см. формулу (VI.14)] [c.161]

Выражение для константы скорости бимолекулярной реакции можно получить, используя формулу для числа активных столкновений и основной постулат химической кинетики [c.88]

Этой формулой мы будем пользоваться в химической кинетике. Подчеркнем еще раз, что она справедлива, когда энергия выражается в виде двух квадратичных членов. [c.222]

Целью теоретической химической кинетики является вычисление абсолютных констант равновесия и скорости реакций на основании сведений о молекулярной структуре реагентов, продуктов и активированных комплексов с использованием универсальных постоянных, а также аппарата статистической и квантовой механики. Если учесть, что формулы для вычисления этих констант известны уже на протяжении более трех десятилетий, нельзя не удивляться тому, как мало расчетов проведено до сих пор. Однако, рассматривая соответствующие выражения, можно понять причину сложившегося положения. [c.451]

Необходимость рассмотрения химических реакций, протекающих с конечными скоростями, отличает теорию горения от других разделов газовой динамики. Поэтому понятия химической кинетики составляют неотъемлемую часть книги. Сначала в 2 излагаются феноменологические законы для скоростей химических реакций, затем в 3 рассматриваются различные механизмы химических реакций и, наконец, обсуждаются теоретические формулы для скоростей реакций в случае гомогенных (в 4) и гетерогенных (в 5 ) процессов. В монографиях перечисляются стандартные руководства по этому вопросу. В работе [ ] можно найти современное изложение проблемы ). [c.477]

В действительности, если не отвлекаться от диффузии, адсорбции, десорбции и других физических факторов, порядок реакции определяется не только химической кинетикой, а сочетанием отдельных элементарных химических актов с рядом физических явлений. При этом видимый или суммарный порядок реакции может быть дробным и даже переменным. Более того, зависимость скорости реакции от концентрации одного из реагирующих веществ может и не выражаться в виде показательной функции. Например, зависимость скорости реакции окисления углерода или восстановления двуокиси углерода при низких температурах от концентрации кислорода или двуокиси углерода, получается 1 виде следующей опытной функции ( — с), которую можно выразить формулой [c.88]

В предлагаемой книге даны условия задач и их решения. На первый взгляд может показаться странным, что наиболее подробные и полные решения даны для задач относительно простых и среднего уровня. Однако авторы исходили из тех соображений, что читатель, который берется за решение задач, например, по установлению механизма реакций с использованием методов химической кинетики и физико-химических методов исследования, обычно не нуждается в пояснениях, как определяется простейшая формула вещества по результатам его химического анализа. Более того, изложение базисных понятий только отвлекает подготовленного читателя от логики и техники решения сложной задачи. С этой точки зрения предлагаемые решения представляются полезными как для участников школьной и районной олимпиад, так и для сильнейших участников высших этапов олимпиад, а также для студентов и преподавателей химии. [c.4]

Разность Снас—С=ДС называется движущей силой процесса, что вытекает из физически очевидного предположения о том, что реагируют сталкивающиеся молекулы, ионы или другие частицы, а число столкновений зависит от концентрации этих частиц. В соответствии с основным постулатом химической кинетики скорость реакции в каждый момент времени пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. В гетерогенных процессах массопередачи в системе твердое — жидкость изменение концентрации компонентов различно в прямо-, противоточных и перекрестных процессах. Поэтому различны и формулы, определяющие движущую силу процесса, во многих случаях они более сложны. [c.27]

Скорость реакции на поверхности зависит от концентрации С". Эта зависимость дается истинной химической кинетикой реакции на поверхности. Будем считать, что скорость реакции задана нам как функция от концентрации реагирующего вещества у поверхности, и обозначим ее через / (С"). В стационарном или квазистационарном состоянии скорость реакции должна быть равна количеству реагирующего вещества, доставляемому к поверхности молекулярной или турбулентной диффузией. Последнее, согласно формуле (I, 17), может быть выражено как [c.53]

Для гомогенных реакций входящий в формулу (П.6) концентрационный множитель, согласно основному постулату химической кинетики, равен [c.82]

Величина Став носит название диаметра столкновения. Формула (П1,97) выведена для идеального газа( с тем лишь уточнением, что сталкивающимся частицам заданы конечные размеры), т. е. при отсутствии взаимодействия. В этом случае величина алв совпадает со значением, определенным любыми другими методами (например, спектроскопически, электронографически, рентгенографически и т. д.). Однако в химической кинетике никак нельзя пренебречь взаимодействием, ибо самим [c.119]

Но только в химической кинетике, как подчеркивалось, понятие о стерическом факторе получило свое количественное выражение в величине 5. Здесь под стерическим фактором, входящим в формулу (100), следует разуметь некоторую величину, собирательно оценивающую влияние пространственных особенностей строения реагируюих частиц при химических реакциях, которые в качестве постоянно действующих обстоятельств могут отразиться на величине скорости реакции, препятствуя или содействуя последней. [c.166]

Химическая кинетика изучает склрость и механизм протекания химических реакций, а также зависимость скорости от различных факторов. О скорости химических реакций судят по изменению концентраций реагирующих веществ в единицу времени. Скорость реакции изменяется во времени, что связано с изменением концентраций веществ в ходе реакции. Среднюю скорость реакции v в определенном промежутке времени рассчитывают по формуле [c.105]

Обилие методов, теоретических концепций, огромное число статей, книг и обзоров, изданных за последние годы, создают трудности в освоении химической кинетики. Учебники по химической кинетике излагают основы этой науки, в них подробно разобраны примеры наиболее важных реакций, типичные методы исследования. Однако в учебник, естественно, нельзя вместить все разнообразие примеров, методов и приложений химической кинетики в силу традиционной манеры подробного изложения основ этой науки. Назрела необходимость в дополнение к учебникам иметь такое учебное пособие по хи.мической кинетике, где были бы в лаконичной форме собраны законы, правила, формулы и термины химической кинетики, приведены таблицы, номограммы, краткое описание кинетических методов исследования и библиография. [c.3]

В 1884 г. появилась книга Я. Ваит-Гоффа Очерки по химической динамике , Это одна из тех книг, которые, как вехи, отмечают главный нуть развития человеческого знания... Это одна из наиболее программных, наиболее содержательных классических КИНГ.., наметившая путь развития химической кинетики , В пей Я. Вант-Гофф дал классификацию реакций, введя понятия MOHO-, би-, три- и многомолекулярных реакций в зависимости от числа молекул, принимающих участие в реак1Ц1и. Ход химического превращения, — указывал Я. Вант-Гофф, — характеризуется исключительно числом молекул, при взаимодействии которых происходит превращение . Обозначив постоянную скорости реакции к как количество, превращающееся за одну минуту при концентрации, равной единице , Я. Вант-Гофф привел общую формулу скорости нормальной реакции [c.342]

Химики используют в своих рассуждениях мысленные образы, структурные формулы (СФ), структуры Кекуле, диаграммы ORTEP. Однако в меньшей мере используется основная математическая структура этих конструкций. Нашей целью будет разработка алгебраических и топологических характеристик такой структуры первоначально для квантовой химии (молекулы, стадии молекулярных реакций), затем в известной степени для химической кинетики и динамики (нахождение возможных путей, механизмов, определение их стационарных состояний, устойчивости, колебаний). Для квантовой химии, т. е. микрохимии , будут разработаны правила с целью получения обычным путем основных электронных характеристик молекул [система уровней молекулярных орбиталей (МО), реакционная способность, устойчивость к искажениям] и в некоторых математических классах непосредственно из структурных формул или диаграмм ORTEP. На макрохимическом уровне, т. е. при нахождении всех математически возможных путей синтеза, механизмов, при разработке правил стадия/соединение, связывающих число реагентов, продуктов, интермедиатов, катализаторов, автокатализаторов с числом элементарных реакционных стадий в химической смеси и затем с динамическими неустойчивостями, будут использоваться представления иного типа — реакционные схемы, являющиеся графами с двумя типами линий и двумя типами вершин [I]. [c.73]

Согласно законам химической кинетики скорость химической реакции, протекающей по уравнению тА + - -пВ=АтВп, может быть выражена формулой [c.9]

При и=0 эта формула дает <со5а> = 0. Это вполне ожидаемый результат, так как средняя величина косинуса по всем случайным значениям угла равна нулю. Умеренно большое значение барьера Аи кТ =20) при периодической зависимости потенциальной энергии от ух ла поворота т. е. при 11 = (Д 7/2)(1 - созЗа) дает среднюю величину косинуса угла, равную 0,164. Эго увеличивает размер молекулы всего лишь в 1,65 раза по сравнению с размером свободно-сочлененной молекулы. Однако объем кл> бка больше уже в 4,52 раза по сравнению с объемом свободно-сочлененной молекулы. В коллоидной химии и химической кинетике обычно не представляют интереса значения потенциальных барьеров (энергий активации процесса), большие нескольких десятков кТ. В этом смысле полимерные молекулы обладают уникальными свойствами их размер очень сильно изменяется при увеличении безразмерной величины потенциального барьера до величин, исчисляемых сотнями и тысячами. Например, при А1Л кТ = 200 <С05а> = 0,664 и только при АХЛкТ порядка тысяч достигает предельной, близкой к единице, величины. Это означает наличие высокой чувствительности полимеров к изменению потенциального барьера или, что то же самое, к изменению температуры в такой области тем- [c.729]

Рассмотрим химическую кинетику выращивания монокристаллов лейкосапфира АЬОз. При расплавлении этого вещества наблюдается скачкообразное изменение некоторых физических характеристик. В частности, его плотность скачкообразно изменяется с 3,98 г/см в твердом состоянии до 3,0 г/см в расплаве [19]. Еще резче изменяется электропроводность (рис. 10) [20]. Такое поведение указанных характеристик свидетельствует о крит1гческР1х структурных процессах, сопровождающих плавление оксида алюминия. О характере этих процессов можно судить, зная среднюю величину частиц (комплексов) г к в расплаве. Эту величину можно оценить, пользуясь формулой Фюртца [21] [c.21]

Эта формула приближенно справедлива и в ряде других случаев. В самом деле, ясно, что О при N 0 (уменьшается поток топлива к зоне реакций и процесс приближается к термодинамически равновесному). Ясно также, что по мере удаления от точки слияния потоков топлива и окислителя характерные значения N уменьшаются z = onst при полном смешении). Следовательно, горючее проникает в бедную часть факела в основном на ранних стадиях процесса. Позже оно диффундирует из бедной части факела к зоне реакции, где и сгорает. Если процесс переноса происходит достаточно быстро, то формула (5.34) приближенно справедлива. Таким образом, (5.34) описывает некоторое равновесное состояние, в котором концентрация горючего зависит только от констант, характеризующих химическую кинетику, и локальных характеристик турбулентности z и N. [c.207]

В соответствии со сделанными выше замечаниями везде далее предполагается, что EI RT ) > 1. Это означает, что формулы (6.2) справедливы не только для плоского, но и для произвольного фронта пламени. Отсюда вытекает, что характеристики процесса описываются уравнением теплопроводности без источников. Важно, что заданы три краевых условия два фигурируют в формулах (6.2), а одно ставится на бесконечном удалении от зоны реакций (с = 0). Лишнее краевое условие определяет положение фронта пламени.Таким образом, помимогидроданамическиххарактеристик, процесс зависит от д и и п. Следовательно, скорость химических реакций злияет только на величину w,,. Так как Ып зависит от скорости химических реакций и от процессов молекулярного переноса, то влияние только химической кинетики описывается лишь одним параметром, а [c.217]

Физика начала XX в. рассматривала молекулы весьма примитивно. Известно, что в кинетической теории газов и жидкостей, развивавшейся Больцманом, Клаузиусом и Максвеллом, молекулы считались шариками. Для истолкования кинетики химических реакций Больцман допускал суш ествование у этих молекул-шариков особых чувствительных мест, которыми они должны соприкоснуться, чтобы осуш ествилась реакция. Так объяснялся стери-ческий фактор химической кинетики. Все это было неудовлетворительно между детализированными структурными химическими формулами и примитивными молекулами-шариками кинетической теории лежала непреодолимая пропасть. [c.7]

Формулы (III. 107) и (III. 108) основаны на разложении г (С, Т) в ряд Тейлора и пренебрежении всеми членами порядка выше первого. Такое приблил<ение, сильно облегчающее решение, является, однако, слишком грубым. Любое встречающееся в химической кинетике выражение для скорости реакции содержит произведение членов, зависящих от концентрации и температуры, а формула (III. 107)—их сумму. Произведение гораздо более чувствительно к уменьшению одного из своих сомножителей, чем сумма — к уменьшению одного из слагаемых. Поэтому неудивительно, что, скажем, для экзотермической реакции при использовании в расчете уравнения (III. 107) недооценивается уменьшение скорости реакции в результате падения концентрации исходного вещества внутри зерна, благодаря чему в работе [18] получены сильно завышенные значения фактора эффективности и максимального разогрева. [c.150]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология