Диффузия и кинетика химических реакций

Электродные процессы в растворах Электродные процессы в расплавах Химическая кинетика и диффузия Кинетика химических реакций Диффузия [c.13]

Наиболее актуальной проблемой современной технологии является создание нового поколения энерго- и ресурсосберегающей техники высокой экологической чистоты. Это задача огромной сложности, и для ее решения требуется разработка принципиально новых подходов к вопросам интенсификации процессов теплопередачи, массообмена, диффузии, конвекции и кинетики химических реакций. [c.5]

В данной главе рассматриваются закономерности молекулярной и турбулентной диффузии в газах. Равновесие и кинетика химических реакций горения рассмотрены в гл. 4 и 5. [c.63]

Релаксационные методы исследования кинетики химических реакций основаны на том принципе, что при быстром внешнем воздействии на систему (изменение температуры, давления, электрического поля) время, которое нужно системе для достижения нового равновесного (или стационарного) состояния, зависит от скорости химической реакции (или иногда от скорости диффузии реагентов). Переход системы к новым равновесным (или стационарным) концентрациям реагентов называют химической релаксацией [39, 40]. Если отклонение от равновесия, вызванное внешним воздействием, невелико, кинетика релаксации будет весьма простой (ее удается описать с помош,ью линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами). [c.206]

Однако в природе и технике химические и физические процессы идут одновременно, часто с соизмеримыми скоростями. Химическая реакция возникает, когда приходят в контакт два реагента и на кинетику химической реакции накладывается кинетика диффузии реагентов и продуктов реакции, а также процесс переноса теплоты. [c.313]

Динамика ионного обмена описывается системой уравнений статики, кинетики и материального баланса. Однако кинетические модели ионного обмена различны. Процесс может контролироваться внешней или внутренней диффузией, или химической реакцией между ионитом и компонентом раствора. Иногда он зависит от других факторов, например от изменения объема ионита, от диффузионного электрического потенциала, который может возникать, если ионы имеют разные заряды и разные подвижности, и проч. В связи с этим предложено множество кинетических уравнений для разных вариантов механизма процесса. Априорный выбор той или иной кинетической модели, а следовательно, и кинетического уравнения для конкретного ионообменного процесса обычно затруднителен — требуется предварительное экспериментальное исследование. Чаще всего закономерности кинетики ионного обмена в основном тождественны таковым для диффузионных адсорбционных процессов, где массопередача в значительной мере зависит от гидродинамических условий. Вопросы кинетики ионного обмена рассмотрены в монографиях [52, 83а, 107, 145, 180, 181]. [c.309]

Далее будет показано (см. гл. 6), что уравнение (5.6) является асимптотически точным при малых числах Пекле для любой кинетики химической реакции на поверхности частицы во всем диапазоне значений константы скорости реакции. В этом случае оно может быть непосредственно выведено методом сращиваемых асимптотических разложений по малому числу Пекле из полного уравнения конвективной диффузии. [c.190]

Ряд статей посвящен вопросам турбулентного горения математическому описанию турбулентного перемешивания в процессе горения (статья В. А. Фроста и сотр.), расчету длины факела в случае диффузионного горения (И. А. Замятина), горения гомогенной смеси с учетом спектральных характеристик турбулентности (Б. П. Афанасьев). В статье И. В. Беспалова показано, что в турбулентном пограничном слое скорость горения определяется не только диффузией, но и кинетикой химических реакций. [c.5]

Так, если наиболее медленной стадией последнего является диффузия, то зависимость предельного тока от со должна быть прямолинейной и проходить через начало координат. Если скорость электродного процесса контролируется кинетикой химической реакции, то ток не зависит от скорости вращения. При помощи вращающегося дискового электрода можно определить и порядок химической реакции. Для этого находят зависимость gi от [c.403]

На противоположном конце нашего ряда, во второй группе, находятся явления, которые не зависят от строения микроскопических частиц и специфических взаимодействий между ними, а следовательно, и от конкретных механизмов протекания процессов. Такие явления обусловлены интегральными свойствами характеристического ансамбля с колоссальным количеством "безликих" и независимых друг от друга участников. К ним относятся многие процессы, протекающие в газах, жидкостях, твердых телах диффузия, теплопроводность, растворимость, осмос, кинетика химических реакций и т.п. Описание поведения таких систем вне компетенции классической физики и квантовой механики. Это область равновесной термодинамики и статистической физики. Построение "науки о тепле" началось на чисто феноменологической основе с постулирования двух универсалей - принципа сохранения энергии и принципа возрастания энтропии. Установление второго начала термодинамики и введение понятия о необратимости самопроизвольно протекающих процессов существенно обогатили представление о времени. Обнаружилось неведомое для классической физики его свойство - направленность, критерием которой служит знак изменяющейся по ходу необратимого процесса энтропии. [c.21]

ДИФФУЗИЯ и КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ [c.92]

Наряду с диффузией деполяризатора к реакционной поверхности (или от нее) на изменение его концентрации могут влиять химические реакции, протекающие у поверхности электрода. Измеряемый в этом случае сигнал несет информацию о кинетике химических реакций, В случае быстрых химических реакций (контролируемые диффузией процессы) измеряется только диффузионное перенапряжение [76, 109], в случае медленных реакций — также и перенапряжение сопутствующих химических реакций. [c.84]

Важным этапом в развитии полярографии явилось открытие Р. Брдичкой и К. Визнером [42, 431 кинетических волн, когда подача (или отвод) электрохимически активных веществ к электроду (йот него)определяется не только диффузией, но и кинетикой химических реакций, протекающих у электродной поверхности. Химические реакции при кинетических токах могут предшествовать переносу электронов, следовать за ним или же протекать параллельно собственно электрохимической стадии в соответствии с этим различают кинетические волны с предшествующими, последующими и параллельными химическими реакциями 1441. [c.12]

Диффузионно-кинетический контроль кинетики процесса имеет место в том случае, когда скорости диффузии и химической реакции окисления соизмеримы. [c.47]

В-третьих, изучая макроскопическую кинетику химических реакций, мы можем получить ценные сведения и о законах самих процессов переноса вещества и тепла, и прежде всего процессов конвективной диффузии, которые удобнее всего изучать именно в связи с химическими процессами [3, 9]. [c.8]

Книга посвящена макроскопической кинетике химических реакций -законам протекания их в реальных условиях, в природе и в технике в сочетании с физическими процессами переноса вещества и тепла. В доступной для широкого круга читателей форме изложены основы термодинамической теорий процессов переноса и гидродинамической теории диффузии в многокомпонентных смесях. Рассматриваемые в книге вопросы имеют фундаментальное значение для теории процессов и аппаратов химического машиностроения, физики и химии горения и взрыва, физико-химической гидродинамики, теории периодических химических реакций и химической кибернетики. [c.494]

Рассмотрены общие теоретические положения, связанные с уравнениями конвективной диффузии с химической реакцией. Изложены физические представления модели кратковременного контакта фаз, принятой за основу инженерного анализа кинетики массопередачи. При этом математическое описание задачи сводится к системе нелинейных дифференциальных урав- [c.220]

Для того, чтобы уяснить, в чем состоит взаимоотношение диффузии и кинетики химической реакции, разберем следующий простой случай. Допустим, что в неподвижной газовой среде при некоторой, везде одинаковой температуре (в изотермических условиях) находится частица сферической формы радиусом г , реагирующая с окружающим газом. Положим, протекает гетерогенная реакция первого порядка. Газ поступает из окружающей среды только за счет молекулярной диффузии одинаково ко всем элементам симметричной реакционной но- [c.102]

При высоких температурах к в основном будет зависеть от диффузии в начале процесса горения. По мере уменьшения размера частицы в процессе выгорания скорость горения начинает определяться кинетикой химической реакции. Таким образом, при сжигании пылевидного топлива повышение температуры всегда интенсифицирует процесс и приводит к сокращению длины зоны горения. [c.185]

Кинетика газификации твердого топлива. Скорость гетерогенных реакций газификации зависит от скорости (кинетики) химических реакций между углеродом топлива и газифицирующим реагентом и от скорости переноса реагирующих газов к поверхности углерода и продуктов реакции от поверхности углерода посредством молекулярной или турбулентной диффузии. [c.447]

В зависимости от превалирующего влияния на суммарную скорость газификации кинетики химических реакций или скорости диффузии, процесс газификации может протекать в кинетической или диффузионной областях (см. гл. VI). [c.447]

Глесстон ., Лейдлер K. и Эйринг Г,—Теория абсо ютны скоростей реакции, кинетика химических реакций, вязкость, диффузия, Электр,химические явления. Игд. ин. лит., 1948. [c.278]

При изучении кинетики химической реакции влияние диффузии должно быть исключено. Поэтому следует указать критерии, позволяющие обнаружить влияние диффузии. При знании кинетики реакции и влияния диффузии на реакцию можно математически описать реакции, осложненные процессами диффузии. [c.66]

Механизм ионного обмена при очистке газов изучен недостаточно полно. Предполагается, что он включает следующие основные стадии 1) диффузия вытесняющих ионов из ядра газовой фазы к поверхности ионита 2) диффузия вытесняющих ионов с поверхности ионита внутрь его зерна к точкам обмена 3) обмен ионов на активных центрах 4) диффузия вытесненных ионов из зерна ионита к его поверхности 5) диффузия вытесненных ионов с поверхности ионита в ядро газовой фазы. Таким образом, скорость ионообменного процесса лимитируется скоростью наиболее медленной стадии. Скорость реакции этой стадии можно определить из уравнений кинетики физической адсорбции или хемосорбции, приведенных ранее. Например, скорость протекания третьей стадии характеризуется уравнением кинетики химической реакции, а скорость диффузии — уравнениями массообмена. Подробно закономерности кинетики [c.84]

Заслуживают упоминания еще два вопроса. Хоуменд и Дэвидсон кратко рассмотрели условия, при которых возможно осуществление реакции в пограничной пленке. Они пришли к заключению, что в их опытах (псевдоожижение в аппаратах диаметром 51 и 102 мм) кинетику химической реакции в зоне диффузии можно не учитывать, если к<С. 2 с в этих условиях реакция в пограничной пленке не будет существенно повышать скорость массо-передачи. [c.319]

Кинетику химических реакций с учетом турбулентных пульсаций можно рассчитать, если известна временная эволюция одноточечной функции плотности вероятности пульсаций (ФПВП) температуры и концентраций. Обычно ФПВП либо задаются а priori, причем используется нормальное распределение, либо определяются из уравнений движения и диффузии или из уравнения Ланжевена [152] с привлечением эмпирических гипотез. [c.184]

Для химической кинетики одним из наиболее важных является во1Прос о влиянии диффузионных факторов на константы скоростей химических реакций. Эта проблема рассматривалась в работах Смолуховского [1], Дебая [2], Нойеса [3]. Если диффузия частиц, участвующих в химической реакции, протекает медленнее по сравнению со скоростью самой реакции, то взаимное пространственное расположение реагирующих частиц не будет одинаковым, что приводит к различиям в скоростях реакции. Таким образом, уже из самого общего рассмотрения очевидна важная роль диффузии в химических реакциях. Ясно, что для протекания мономолекулярных реакций диффузия не имеет существенного значения. Тримолекулярные реакции маловероятны и факт их протекания в растворах не доказан окончательно. Следовательно, наибольший интерес представляет анализ роли диффузии в кинетике бимолекулярных процессов. [c.264]

Глесстон С., Лейдлер К., Зйринг Г. Теория абсолютных скоростей реак ций Кинетика химических реакций, вязкость, диффузия и электрохимические явления. Пер. с англ. — М. ИЛ, 1948. [c.611]

Посвящена исследованию процессов массо- и теплопереноса к поверхности реагирующих частиц, капель и пузырей, движущихся в жидкости или газе. Развиты эффективные приближенные аналитические методы решения соответствующих стационарных и нестационарных краевых задач нри больших и малых числах Пекле. Исследована зависимость массотеплообмена от формы частицы, гидродинамики потока и. кинетики химической реакции. Изучены вопросы конвективного массотеплообмена в упорядоченных системах частиц, капель и пузырей. Рассмотрены задачи о нестационарной диффузии к реагирующей поверхности в потоке. Приведены также простые инженерные формулы, пригодные для непосредственного практического использования. [c.2]

Микрокинетика исследуется таким образом, чтобы полностью исключалось искажающее влияние на процесс таких макроявлений, как макроперемешивание, искажающее влияние температурного профиля, а также концентрационного профиля за счет побочных явлений диффузии. Поэтому кинетика химических реакций в чистом виде изучается по специально разработанным методикам в специальных реакторах, о чем будет сказано ниже. Исследователь обычно работает в контуре с вычислительной машиной, на которой легко и быстро оцениваются получаемые в эксперименте кинетические данные. Результаты исследования микрокинетики процесса являются необходимой частью (составляют блок) общей математической модели промышленного процесса. [c.365]

Применительно к гетерогенному катализу задача по диффузионной кинетике впервые была поставлена и решена в 1939 г. Я.Б.Зельдовичем [121] и независимо от него Тиле [122]. Ими показано, что скорость суммарной гетерогенной реакции есть функция скоро> тей двух процессов - химической реакции и диффузии - и лимитируется ее наиболее медленной стадией. Если скорость химической реакции несопоставимо велика, то процесс реагирования определяется более медленной его физической стадией - диффузией реагентов (диффузионная область) и напротив, если она мала, то скорость суммарного процесса всецело определяется истинной кинетикой химической реакции на поверхности и не зависит от условий диффузии (чисто кинетическая область). Чисто кинетическая и диффузионная области - это предельные области реагирования. Между ними существует промежуточная область, в которой скорости химических реакций и процессов диффузии сравнимы. З.Ф.Чуханов подразделяет ее еще на три промежуточные области первая переходная, кинетическая и вторая переходная области. По мнению исследователей [16, 8Э], деление гетерогенных процессов на пять областей удобнее деления на три области, так как оно позволяет более четко определить практические условия интенсификации гетерогенных реакций и однозначно установить условия соответствующих экспериментальных исследований. [c.12]

Известно, что скорость такого процесса в целом определяется скоростью наиболее медленной стадии. При высоких температурах, когда скорость реакции на поверхности катализатора значительна, процесс идет в диффузионной области, так как итоговая скорость его будет определяться интенсивностью поступления свежих порций сырья к внутренней поверхности катализатора. Снижение температуры изменяет скорость химической реакции в большей степени, чем диффузня, поэтому имеется область температур, где скорости диффузии и химических реакций сопоставимы эта область относится к переходной. И, наконец, при умеренных температурах крекинга результат будет определяться кинетикой, т. е. процесс протекает в кинетической области. В соответствии с вышесказанным, в зависимости от области, в которой протекает каталитический крекинг, для его интенсификации следует либо повышать температуру, либо форсировать подачу сырья к поверхности катализатора. [c.134]

В области высоких температур приходится решать задачу совместного действия процессов диффузии и химической реакции, на основе диффузионно-кинетической теории. В процессе горения при высоких температурах физические и химические факторы переплетаются в особенно сложном виде, так как, помимо первичных реакций окисления углерода, приходится учитывать еще и вторичные реакции — восстановления углекислоты и горения окиси углерода. Еще более сложным является рассмотрение процесса горения в неизотер-мических условиях. Поэтому исследование кинетики отдельных реакций является более или менее плодотворным только при отдельном изучении от суммарного процесса горения и в режиме — кинетическом или близком к нему. [c.172]

При сравнительно низких температурах, например, при выжиге углерода из шлака в нижней зоне слоевых топок и газогенераторов, а также в конце пылеугольного факела в экранированных топках, суммарная скорость процесса определяется как кпнетикоп химической реакции, так и диффузией газа через оболочку золы. При очень низких температурах, близких к температурам воспламенения тонлива, скорость реагирования в основном онределяется кинетикой химической реакции и влиянпе золы может оказаться несущественным (кинетическая область реагирования). Прп более высоких температурах суммарная скорость реагпрования будет в равной мере зависеть от кинетики химической реакции и диффузионного сонротивления пленки золы (промежуточная область реагирования). [c.205]

Теория кинетики химических реакций, в которой учитываются процессы диффузии и теплопередачи, разработана в трудах сове ских ученых А. С. Предводителева, Я. Б. Зельдовича, Д. А. Франк-Каменецкого, К. Г. Борескова и др. [c.247]

Из логарифмической формы уравнений определяют угловые коэффициенты соответствующих линейных зависимостей. Наиболее популярен о-критерий, называемый критерием Семерано. Значение меняется в интервале от О до 1. Для процессов, лимитирующихся скоростью диффузии и скоростью переноса заряда, Х =0,5 согласно уравнениям (П.24), (П.40), (11.57). Для процессов, контролирующихся кинетикой химической реакции, Х = = 0,5 [уравнения (11.90), для кинетических и каталитических Х = 0 [уравнения (11.90), (11.110)]. Значения [c.62]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология