Реакции, контролируемые молекулярной диффузией

Выше (см. раздел 1.1) отмечалось, что на начальной стадии полимеризации наряду с изменением константы скорости роста цепи, с увеличением содержания КО может существенно уменьшаться константа скорости обрыва. Последний эффект возникает в непосредственной связи с возрастанием доли закомплексованных концевых звеньев радикалов роста. Однако с учетом того, что реакция бимолекулярного обрыва цепи в радикальной полимеризации контролируется диффузией, он находит естественное объяснение как проявление влияния КО, связывающегося с функциональными группами любых звеньев макромолекул, на молекулярную подвижность и конформацию растущих макрорадикалов [8, 27]. [c.103]

Унрош,ения в описании хроматографического процесса, рассмотренные в предыдуш,ем параграфе, связаны с различными моделями его гидро(аэро)динамики. Многие конкретные разновидности хроматографии допускают также унрош,епия и в описании кинетики процесса. При этом обмен молекулами анализируемого веш,ества между фазами хроматографической системы -удобно рассматривать как гетерогенный процесс, понимая под гетерогенными превраш,ения, происходящие на границах раздела фаз. Гетерогенные процессы состоят из нескольких стадий. Первой из них является стадия переноса частиц, участвующих в процессе, к месту гетерогенного превращения. В хроматографии — это перенос молекул исследуемого вещества к границе раздела фаз в результате молекулярной диффузии и совокупности ряда гидро-(аэро)динамических факторов. На второй стадии процесса происходит собственно гетерогенная реакция. В хроматографии — это сорбция-десорбция элюируемых молекул. Третья стадия заключается в отводе прореагировавших частиц от места реакции. В хроматографии — это отвод сорбированных или десорбированных молекул от границы раздела фаз. Суммарная скорость гетерогенного процесса контролируется скоростью наиболее медленной стадии. В том случае, когда медленной стадией является подача или отвод реагентов, говорят, что реакция характеризуется диффузионной кинетикой. Если наиболее медленной является стадия химического или физического превращения, то она и определяет скорость реакции. А когда скорость переноса реагентов и происходящих с ними превращений сравнимы между собой, говорят о гетерогенных реакциях смешанного типа. Большинство хроматографических процессов, в которых суть гетерогенного превращения состоит в переходе элюируемых молекул из подвижной фазы в неподвиншую и обратно, характеризуются диффузионной кинетикой. В адсорбционной хроматографии этот переход сопровождается энергетическим взаимодействием с поверхностью сорбента. [c.18]

Очень важные, но отнюдь не исчерпывающие сведения о механизме дает детальное определение структур реагирующих веществ, промежуточных соединений, продуктов реакций и взаимосвязи между ними. Однако используемые для этих целей методы позволяют точно определить структуру лишь в случае газов и твердых кристаллических веществ. Реакцию в твердой фазе можно достаточно тщательно контролировать, проследив за медленной диффузией реагирующих веществ и продуктов реакции. Реакцию в газовой фазе можно связать с отдельными соударениями молекул, чтобы объяснить необходимый при этом перенос энергии и акт химического превращения. Реакции, происходящие в растворе, похожи на твердофазные в том смысле, что отдельные молекулы реагирующих веществ до соударения находятся в контакте с молекулами растворителя, а не являются изолированными. Скорость химического превращения здесь зачастую, но не обязательно всегда значительно меньше скорости диффузии. На начальном этапе исследований реакций в растворах молекулярной природы окружающей среды полностью пренебрегали, а растворитель считали однородной диэлектрической средой. Это позволяло рассматривать процессы как квазигазофазные реакции, перенос энергии в которых (через среду растворителя) всегда осуществлялся быстрее, чем любое химическое превращение. Такое весьма рискованное приближение довольно успешно применялось при изучении типичных органических реакций, так как о молекулярной природе растворителя и его взаимодействии с реагентами в этом случае вспоминали лишь тогда, когда рассматривались более тонкие детали механизмов. К сожалению, во многих неорганических реакциях игнорировать молекулярную природу растворителя нельзя даже в первом приближении при изучении механизма реакции необходимо прежде всего детально рассмотреть процесс сольватации, т. е. непосредственное взаимодействие растворителя и растворенного вещества. [c.14]

Очень большая константа скорости обрыва цепи ( 10 л моль сек) свидетельствует о том, что фактическая скорость, с которой реагируют два полимерных радикала, приближается к скоростям диффузии молекул в растворе. При полимеризации, проводящейся в неразбавленной массе мономера, это часто ведет к очень интересным последствиям, а именно к тому, что по мере увеличения вязкости системы и повышения запутанности полимерных цепей скорость, с которой растущие цепи могут сближаться, снижается до меньшего значения, чем скорость, при которой они могли бы нормально реагировать снижается и скорость процесса обрыва цепей, который в конце концов начинает контролироваться диффузией. В результате этого кривая скорости для таких реакций полимеризации может быстро расти с увеличением степени превращения. Типичный пример показан на рис. 3. Это явление легко может привести к неуправляемым и почти взрывообразным реакциям, особенно потому, что в вязкой, быстро полимеризующейся системе тепло не может рассеиваться с такой же скоростью, с какой оно выделяется. Правильность этого объяснения, впервые предложенного Норришем и Смитом [116], подтверждается тем, что молекулярные веса полимеров увеличиваются в стадии ускорения полимеризации [ 144], а также путем прямых измерений ki и кр как функции глубины реакции методом вращающегося сектора. Так, например, при полимеризации в массе мономера метилметакрилата к1 может снизиться менее чем до 1% от начального его значения при 35%-ном превра- [c.128]

Был приведен расчет константы скоростей и времени релаксации согласно уравнению (1). Результаты, приведенные в таблице, показывают, что времена релаксации, характеризующие скорость изменения структуры кристаллита, велики и уменьшаются с ростом давления и температуры. Такие значительные времена релаксации свидетельствуют, что процесс нзменения межслоевого расстояния с1оо2 контролируется медленными процессами, связанными с перестройкой структуры. Наличие высокой концентрации ПМЦ порядка одного на 10 —10 атома указывает на участие в процессе термолиза макрорадикалов. Оценка энергии активации изотермы реакции дает значение Ео=11,4 кДж/моль, сопоставимую только с энергией активации диффузии, это подтверждает выводы о диффузионном характере процесса. Таким образом, при формировании карбоидов имеет место клеточный эффект. Изменение относительной молекулярной массы остатка и концетрации ПМЦ во времени имеет характер диктуемый соотношением процессов инициирования и рекомбинации макрорадикалов. Выделяются три кинетических области 1 — где преобладает инициирование, 3 — где преобладает гибель и И — область стационарной концентрации. Времена релаксации рассчитаны для области П1 — составляют для температуры - 170° С и давления 5 2,5 0,4 МПа соответственио 2,33 0,25 и 0,5 ч, что существенно нин е времени релаксации структуры кристаллитов крабоидов, очевидно, росту последних предшествует рекомбинация микрорадикалов в глобусах, образованных ассоциатами асфальтенов и формирование мезофазы. [c.97]

Реакции в жидкостях и твердых телах. Частицы, реагирующие друг с другом в жидкости или в твердом теле, сильно взаимод. с окружением, поэтому ф-ция распределения их по энергии является, как правило, максвелл-больц-мановской, а кинетика Б. р.-равновесной. Лимитирующая стадия таких р-ций-собственно хим. взаимод. при контакте реагирующих частиц или диффузионное сближение частиц. В последнем случае скорость р-ции контролируется диффузией, и энергия активации р-ции совпадает с энергией активации диффузии. В твердых телах диффузионное перемещение частиц замедляется настолько, что сближение реакционных центров осуществляется по недиффузионным механизмам посредством миграции своб. валентности-эстафетной передачей атома Н (в радикальных р-циях), эстафетным переносом протона или электрона, миграцией экси-тона (в р-циях электронно-возбужденных частиц). Низкая молекулярная подвижность в конденсированной фазе обеспечивает также относительно большое время жизни парт-неров-частиц в состоянии контакта и более высокую вероятность р-ции по сравнению с соответствующими газофазными р-циями (см. Клетки эффект). [c.286]

Зюспериментально установлено, что в радикальной полимеризации константа скороспи о брыва контролируется диффузией. Нцрт с сотр. предположили, что скорость обрыва цепи при сополимеризации должна контролироваться не тремя константами, а одной, значение которой зависит от состава и молекулярной массы сополимера (поскольку от них зависит скорость диффузии). Вид уравнения скорости реакции в этом случае упрощается, исчезает величина Ф, но надежных экспериментальных подтверждений и анализа этого варианта в литературе нет. [c.203]

На основании полученных результатов можно сделать за- ключение о том, что скорость окисления полимерных редокситов типа хинон-гидрохинон- 4 i,(f ных растворами ионных окислителей подчиняется закономерностям внутренней диффузии окислителя с движущейся границей химической реакции, которые были использованы ранее при обсуждении кинетики поглощения молекулярного кислорода полимерными и металлсодержащими редокситами. Но если для растворенного кислорода эти законы действуют на всем пути до дости-ЖЙ1ИЯ равновесия в системе, исключая первые моменты процесса, где контролирующими оказываются факторы переноса окислителя в пленке, то для заряженных ферро-ионов они справедливы в сравнительно небольшой области значений а. [c.115]

Первую попытку связать изменение значений элементарных констант с вязкостью полимеризационпой среды, зависящей от глубины протекания реакции, молекулярного веса продукта и температуры, сделал Шульц [93] на основе анализа уравнения Смолуховского. Основной вывод из его исследований — реакция обрыва цепи может контролироваться диффузией уже в сравнительно невязких средах, напротив, реакция роста цепи переходит в диффузионную область только при очень высоких значениях вязкости. [c.56]

Рассмотрение процессов, протекающих иа поверхности катоднополяризованной стали, показывает, что вблизи защитного потенциала —0,79 в) основной потенциалоопределяющей реакцией -является восстановление молекулярного кислорода. Контролирующей стадией этой реакции в условиях работы арматуры в бетоне будет диффузия кислорода. [c.85]

В волна кобальта имеет отчетливый максимум, который на крш й А подавлен присутствующим белком. Цистин и цистеин ведуТ себя подобным же образом, ifo на полярограмме дают лишь единственную волну (максимум). Брдичка 54] нашел, что каталитическая волна в случае цистина в 100—500 раз больше волны, получаемой при нормальном восстановлении цистина в отсутствие металлов он предположил, что это—каталитическое восстановление водорода, оттянутого от атома серы координационной связью менСду сульфгидрильной группой и кобальтом. Правильность этой идеи подтверждается существованием устойчивого комплекса кобальта с соединениями, содержащими сульфгидрильную группу. Далее, цистин и цистеин образуют каталитическую волну только в присутствии двухвалентного кобальта, а соединения с сульфгидрильной группой большего молекулярного веса дают подобные каталитические волны с двух- или трехвалентным кобальтом. Однако это не может являться исчерпывающим объяснением, так как ион кобальта, безразлично в двух- или трехвалентном состоянии, разряжается на электроде еще до достижения каталитической волны, и, следовательно, электрод становится капельным кобальтоамальгамным, который сам дает каталитическую реакцию с сульфгидрильной группой [58]. Тот факт, что оба эти процесса могут иметь место, подтверждается последними опытами, в которых каталитические реакции цистеина частично контролируются диффузией, а частично определяются площадью поверхности электрода [55]. [c.490]