Динамика гетерогенных химических реакций

ДИНАМИКА ГЕТЕРОГЕННЫХ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ [c.55]

Распределение концентрации кислоты а х, t) в системе находится на основе обычных уравнений динамики гетерогенных химических реакций (см. главу 4) [c.195]

УРАВНЕНИЯ ДИНАМИКИ СОРБЦИИ И ГЕТЕРОГЕННЫХ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ДЛЯ ПОРИСТОЙ СРЕДЫ [c.35]

С учетом изложенных выше представлений несколько по-иному, чем принято обычно, записываются уравнения динамики сорбции и гетерогенных химических реакций. Будем считать, что гетерогенный процесс протекает главным образом при взаимодействии раствора застойных зон с поверхностью твердого реагента. [c.35]

Процесс лимитируется динамикой диффузии. Если динамические свойства гетерогенной химической реакции определяются динамикой диффузии исходного газообразного вещества из объема к активной поверхности взаимодействия, то ее дифференциальное уравнение имеет вид [c.205]

Координаты остальных особых точек на оси абсцисс О2, Оз и О4 определяются таким же кубическим уравнением, как и в том случае, когда гетерогенная химическая реакция описывается дифференциальным уравнением с учетом динамики поверх- [c.206]

Изучение динамических режимов химического процесса включает изучение вопросов и динамики химических реакций, в том числе нестационарной кинетики, т.е. скорости реакции при любых изменениях условий протекания процесса (переходные режимы, случайные или принудительные возмущения в условиях процесса). Встречается способ построения динамической модели, заключающийся. в том, что к уравнению, описывающему стационарный режим, дописывают инерционный член, характеризующий накопление вещества и тепла. В этом случае общая структура явлений сложного процесса сохраняется. Но в многостадийной каталитической реакции в переходном режиме меняются также концентрации промежуточных веществ. Тогда нестационарная кинетическая модель будет отличаться от стационарной, поскольку последняя построена на основе теории стационарных скоростей реакции. Покажем это на простейшем примере [317] гетерогенно-каталитической реакции [c.240]

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]

Термохимические гетерогенные процессы для случая, когда обеспечивается перемешивание твердых частиц и газа, можно пренебречь динамикой диффузии, адсорбции и десорбции, т. е. когда скорость процесса определяется скоростью поверхностной химической реакции, согласно [1] имеют структурную схему, показанную па рис. 1, и описываются системой дифференциальных уравнений [c.334]

Математические модели метасоматического преобразования пород, рассмотренные выше, развивают теорию метасоматической зональности Д. С. Коржинского (1969) на основе учета кинетики Гетерогенных реакций и существования разных типов геохимических барьеров. Из аналитических решений задачи динамики метасоматоза (полученных впервые автором) следует, что. характер развития зональности определяется типом реакции замещения. Характер границ между зонами (резкие или размытые) зависит от соотношения скоростей диффузии и фильтрации компонентов раствора и реакций замещения. Порядок химических реакций влияет лишь на распределение содержаний минералов вблизи границ зон, при этом в стадию существования стационарного фронта динамика процесса замещения не зависит от порядка необратимых реакций. [c.130]

Как отмечал Барк ), наиболее удовлетворительный для понимания путь состоит в трактовке превращений в гетерогенных химических системах как проблемы динамики частиц и в создании термодинамики необратимых процессов, включая в нее равновесные состояния в качестве граничных условий. Применение этих методов к относительно сложным гетерогенным реакциям, по-видимому, не носило еще систематического характера. [c.12]

Много новых интересных данных было получено при изучении поверхностных явлений — динамики и химического состояния атомов в высокодисперсных частицах, в смолах, цеолитах, на поверхностях адсорбентов. Вскрыт механизм ряда топохимических и гетерогенно-каталитических реакций, изучены и детально описаны явления суперпарамагнетизма высокодисперсных ферро- и антиферромагнетиков. [c.6]

В предыдущих параграфах данной главы в основном изучалась динамика закрытых химических систем. В частности, показано, что при достаточно общих предположениях о неидеальности системы эта динамика относительно проста — положительное равновесие единственно и устойчиво в целом в данном многограннике реакции. Конечно, эта простота носит асимптотический характер — все в конце концов придет к равновесию, так как на конечных отрезках времени вдали от равновесия поведение закрытой системы может быть достаточно сложным. Яркий пример тому — реакция Белоусова—Жаботинского [202]. Для открытых систем ситуация другая, здесь и предельное (при оо) поведение может быть достаточно сложным (множественность стационарных состояний, автоколебания, стохастические автоколебания и т. п.). Анализ именно открытых систем вызывает повышенный интерес. В данном параграфе мы обсудим особенности перехода от закрытых к открытым системам — процедуры открывания закрытых систем. С этой целью приведен общий вид кинетической модели открытой по веществу (есть обмен с окружением по части переменных) гомогенно-гетерогенной реакции и проанализируем две крайние ситуации, отвечающие малой и большой скорости обмена [436]. [c.65]

Прежде всего, белки уникальны в отношении химического строения. Это гетерогенные нерегулярные полипептидные последовательности 20 а-аминокислот и их производных, включающих самые разнообразные по своим химическим и физическим свойствам, т.е. валентным и невалентным взаимодействиям, атомные группы. В химическом построении белковых молекул уже можно усмотреть огромные потенциальные возможности к вариации физико-химических свойств. И в то же время белки представляют собой фактически единственный класс соединений, химические свойства которых нельзя непосредственно соотнести с химическим строением молекул. Поведение белков всецело определяется исключительной, присущей только им пространственной структурной организацией. Лишаясь ее, белки теряют все свои биологические свойства. За редким исключением, лишь белковые цепи способны самопроизвольно свертываться в строго детерминированные структуры, геометрия и конформационная динамика которых в физиологических (нативных) условиях полностью определяются аминокислотной последовательностью. Трехмерные структуры белков индивидуализированы, очень сложны и имеют строгий порядок, не сводящийся, однако, к периодичности. Способность природной полипептидной цепи к пространственной самоорганизации и обретению определенной молекулярной структуры - самая яркая особенность белков, отсутствующая у молекул искусственных полимеров, в том числе у полученных человеком поли-а-аминокислот. В растворе синтетический полимер находится в состоянии статистического клубка, флуктуации которого могут приводить к появлению в цепи регулярных участков лишь ближнего порядка. При этом, однако, ни при каких условиях не образуются стабильные трехмерные структуры, тем более идентичные для всех молекул данного полимера. В твердом виде синтетический полимер пребывает в аморфном состоянии, которое может включать частично кристаллическую фазу из беспорядочно ориентированных друг относительно друга зародышевых микрокристаллических областей. Искусственные полимеры отличаются качественно и по своим химическим свойствам, которые в той или иной мере воспроизводят свойства соответствующего мономера и могут быть описаны ограниченным набором реакций, специфичных для повторяющегося звена в свободном состоянии. [c.51]

Рассматривая развитие химической кинетики в гетерогенном катализе нельзя не заметить решающий вклад, внесенный советскими исследователями. Это относится к таким фундаментальным вопросам, как расширение метода квазистационарных концентраций и использование его в катализе, распространение теории абсолютных скоростей реакций на гетерогенный катализ, создание представлений о процессах в реальных поверхностных слоях и их кинетическая трактовка, теория сложных реакций, развитие теоретических проблем макрокинетики, динамика каталитических систем, исследования кинетики промышленных процессов, использование кинетических данных для моделирования реакторов (Н. Н. Семенов, М. И. Темкин, Г. К. Боресков, С. 3. Рогинский, Д. А. Франк-Каменецкий, М. Г. Слинько и др.). Изложению указанных вопросов будут в значительной мере посвящены следующие главы. [c.18]

Общие уравнения кинетики химических процессов в потоке можно получить, как это было показано Г. М. Панченковым, пользуясь методами гидродинамики. Этот прием интересен и важен в том отношении, что позволяет рассчитывать динамику как стационарных, так и нестационарных процессов. Полученные общие уравнения позволяют рассчитывать скорости как гомогенных реакций любых порядков и любой сложности (необратимых, обратимых, параллельных, последовательных, автокаталитических, цепных и др.), так и гетерогенных (см. гл. X, 16). [c.45]

Для химической динамики система реакций (2.1) представляет большое значение в случае гетерогенного катализа. Здесь, если целиком подтвердится теория, индексы приобретают характер реально существующих в момент реакции группировок атомов, соприкасающихся друг с другом и с катализатором. Тогда точки в индексе (2.1) обозначают атомы катализатора. [c.199]

Г. М. Панченковым получены общие уравнения динамики химических и физико-химических процессов, осуществляемых в потоке как в условиях идеального вытеснения, так и в условиях идеального перемешивания [384]. Рассмотрены методы определения порядков как гомогенных, так и гетерогенных реакций в потоке в условиях идеального вытеснения, а также энергии активации реакции без знания [c.66]

Пути к изучению динамики гетерогенных каталитических реакций как эволюции химических систем были проложепы в работах М. Г. Слинько, который, в частности, одним из первых наблюдал колебательные явления в гетерогенном катализе и дал им соответствующую интерпретацию (см. обзоры [28, 30]). [c.208]

Рассмотрена динамикй физических и химических явлений, происходящих при геологических процессах,— теплопроводности, плавления, кристаллизации, растворения, гетерогенных химических реакций. Даны математические модели природных (метасоматического, магматического, гидротермального и экзогенного ин-фильтрационного рудообразующих, гипергенных) и искусственных (подземного выщелачивания руд, генерирования пара в подземных пластах-коллекторах) геохимических процессов. Модели сопоставлены с результатами экспериментальных исследований и с конкретными геологическими данными. Освещены теоретические основы количественных методов оптимизации подземного выщелачивания руд. [c.2]

В природе многие геохимические процессы являются по существу совокупностью химических реакций, протекающих в земной коре при фильтрации и диффузии минералообразующих растворов. Особое значение имеют гетерогенные химические реакции, протекающие на подвижных физико-химиЧеских барьерах описанию динамики этих реакций и посвящен настоящий раздел. [c.55]

Подставляя полученные вырал- ения во второе уравнение системы (П-69), получим следующее дифференциальное уравнение гетерогенной химической реакции с учетом динамики диффузии газообразного исходного вещества Лг к поверхности взаидмо-действия [c.101]

В [1, 20, 23, 24] дан обзор работ по физико-математическому моделированию воспламенения мелких частиц магния. Методами элементарной теории катастроф и численно исследовано это явление в рамках точечной и распределенной моделей, учитывающих гетерогенную химическую реакцию. В то же время в литературе имеются указания на важность учета испарения металла и его окисла с поверхности частицы. Это явление не принималось во внимание в указанных работах. Изучение этого процесса представляет интерес и с точки зрения общей теории теплового взрыва систем с двумя химическими реакциями, протекающими с различными характерными временами и энергиями активации [26]. Данный раздел посвящен анализу многообразия катастроф (воспламенений) для модели теплового взрыва Mg-чa тицы, учитывающей испарение металла, и определению на ее основе типов тепловой динамики частицы в плоскости бифуркационных параметров модели, а также сопоставлению расчетных данных по различным моделям. [c.41]

Как было показано Я- Б. Зельдовичем [84], Д. А. Франк-Каменецким [92] и др. [76, 85, 85а, 86, 87], гетерогенные каталитические реакции могут протекать в диффузионной, переходной и кинетической областях. В первой области скорость химического превращения во много раз выше скорости массопередачи и поэтому результирующий эффект, определяемый лимитирующей стадией, зависит только от условий диффузии. В кинетической области, наоборот, скорость диффузии значительно выше скорости химической реакции в адсорбированном слое и, как следствие, скорость массопередачи не оказывает уже заметного влияния на динамику превращения. В переходной области взаимозависимости весьма сложны, так как на процесс одновременно воздействуют собственно кинетические и диффузионные факторы. [c.51]

Построение количественной теории гетерогенных процессов геохимической миграции, осуществляемое в данной книге, возможно благодаря значительным достижениям физической химии за последние 10—20 лет, особенно в таких разделах ее, как кинетика и динамика адсорбции, ионного обмена и химических реакций. В развитии учснпя о кинетике и динамике адсорбции и ионного обмена внесли существенный вклад Мартин, Бойд, Бзррер, Глюкауф, Шилов, Дубинин, Жуховицкнй и др. Задача динамики химических реакций сформулирована Панченковым для гетерогенных реакций она решалась Томасом. Вальтером и др. [c.6]

Уравнения моделипроцесса сучетом динамики диффузии. Вывод дифференциального уравнения гетерогенной необратимой химической реакции для случая, когда на динамические свойства процесса в целом существенно влияет динамика диффузии, дадим на основе системы уравнений (П-69). [c.100]

В настоящем сборнике представлены етатьи по разработке методов расчета процессов, протекающих в гетерогенных системах с учетом массообмена и химических реакций, а также жспгаиментальные работы по термр-динамике фазовых и химических равновесий, электрохимической кинетике и разрабо методик кинетических исследований. [c.2]

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]

С точки зрения каталитической динамики, процесс старения гетерогенных катализаторов и изменение их суммарной каталитической активности является вполне нормальным явлением. Изменение природы центров катализа, их уничтожение и образование новых обязательно должно. происходить в результате участия катализатора в каталитическом процессе, если налицо условия саморазвития данных каталитических систем. Изменений центров катализа в ходе реакции не будет или они прекратятся в случае достижения каталитической системой стационарного состояния, т. е. при исчерпании всех возможностей изменений природы катализатора, определяемых исходной нестационарностью каталитической системы и, запасом переменных случайных факторов внешней среды. Как легко понять из главных условий саморазвития каталитических систем (см. 19), каталитические системы могут быть нестационарными либо вследствие неравновесности катализатора вереде реагирующих веществ и их продуктов в данных постоянных условиях, либо вследствие миирофлуктуаций постоянных условий и ошибок их осуществления. Нестационарность первого вида и ее причины автоматически устраняются в процессе работы катализатора, причем катализатор претерпевает соответствующие кристалло-структурные, адсорбционно-физические и химические превращения и переходит в стационарное состояние че рез некоторое время. Нестационарность второго вида также автоматически устраняется соответствующими химическими и физическими превращениями катализатора, но ее причины сохраняются и вызывают все новые и новые превращения отдельных центров катализа пока не исчерпаются запасы переменньщ случайных факторов внешней среды. Если иметь в виду лишь микрофлуктуации, то такие превращения в массе катализатора приводят к кажущемуся равновесию, соответствующему стационарному состоянию в данных средних условиях. Если же иметь в виду также и ошибки осуществления постоянных условий, особенно случайную переменность состава реагирующих веществ (случайные примеси раэнообразных веществ к реагирующим веществам), то такие превращения катализатора будут приводить все к новым и новым стационарным состояниям в одних и тех же средних условиях. [c.258]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология