Циклические методы. Кинетические процессы

В том случае, когда лимитирующей стадией является перенос электрона, для измерения констант скорости такого гетерогенного процесса полезен метод ЦВА. Система, которая ведет себя как обратимая при одной скорости развертки, может проявлять кинетическое поведение при более высоких скоростях развертки, на что указывает увеличение разности между анодным и катодным потенциалами пиков. Для такой квазиобрати-мой реакции Николсон [33] разработал теорию циклической вольтамперометрии для кинетики гетерогенного переноса электрона. В методе ЦВА регулируемой переменной является скорость развертки потенциала. Константа скорости переноса электрона определяется по этой скорости развертки и по соответствующему разделению потенциалов анодного и катодного пиков. Для полностью необратимой системы Николсон и Шайн [34] вывели уравнение зависимости гетерогенной константы скорости переноса электрона от скорости развертки. С практическим применением последнего метода для случая переноса электрона при анодном окислении алкилметаллов можно ознакомиться в работе [17]. [c.37]

Кинетика циклического процесса каталитического дегидрирования в стационарном слое катализатора исключительно сложна. Температура, а следовательно, и скорости реакции и равновесные степени превращения изменяются не только по высоте слоя катализатора, но и с увеличением продолжительности его работы. Дополнительно положение осложняется постепенным образованием кокса и периодической регенерацией катализатора. До сего времени еще не было опубликовано сколько-нибудь удовлетворительного исследования кинетики дегидрирования, хотя и проводятся исследования методов расчетного определения основных кинетических показателей [6]. [c.283]

ЦИКЛИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ. КИНЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ [c.479]

Циклические методы. Кинетические процессы [c.483]

Ценность методов с непрерывной разверткой для изучения кинетики сложных электрохимических процессов заключается в основном в той легкости, с которой можно получить полярограммы ток — потенциал. Это обеспечивает четкое представление о поведении системы, что облегчает интерпретацию результатов, по крайней мере в качественной форме, путем проведения нескольких простых измерений для ряда скоростей разверток. Кроме того, эти методы часто пригодны для исследования электрохимического поведения продуктов реакции и реагирующих веществ при помощи простых циклических полярограмм [191, 192]. Изменение формы полярограмм со скоростью развертки, концентрации и температуры может в благоприятных случаях дать простую информацию о механизме реакции. Другие методы, особенно одно- и многоступенчатые методы наложения потенциала, как ни много дают информации (причем обычно в таком виде, который легко позволяет проводить количественный анализ), не позволяют составить качественную картину поведения системы — для этого требуется большое число экспериментальных данных и более сложных исследований. Сильная комбинация получается при сочетании опытов с непрерывным наложением потенциала, дающих качественную картину и некоторые количественные данные, с последующими измерениями со ступенчатым наложением потенциала, выполненными с учетом ранее полученной информации, дающие кинетические величины. Чтобы определить адсорбированные частицы, полезно применять сочетания методов с непрерывным наложением потенциала и гальваностатических методов заряжения. Однако это не значит, что количественные данные не могут быть получены на основе измерений с непрерывным наложением потенциала действительно, для ряда механизмов соответствующая теория хорошо развита, однако ту же информацию можно обычно получить гораздо легче при помощи других методов. Оказалось, что методы с непрерывным наложением потенциала особенно полезны при обнаружении промежуточных частиц [191, 192] (в частности, когда последние находятся в адсорбированном состоянии), которые при электролизе часто присутствуют в очень небольших концентрациях. Этому вопросу уделяется большое внимание при изучении окисления органического топлива на электродах-катализаторах [187, 193— 196]. [c.332]

Широкое примеиеиие химических катализаторов в кинетических методах в настоящее время, приведшее к их значительному развитию, основано на том, что скорость каталитической реакции прямо пропорциональна концентрации катализатора. Поэтому становится возможным разрабатывать высокочувствительные методы определения металлов и неметаллов, облада1ощих каталитическими свойствами. Высокая чувствительность этих методов обусловлена тем, что катализатор не расходуется в процессе реакции, а принимает в ней участие циклическим образом. Другие катализаторы (например, ферменты) обладают высокой чувствительностью по своей природе. [c.337]

При разложении гидропероксидов под воздействием металлов последние меняют валентность. Изменение валентных состояний катализатора по мере развития процесса носит циклический характер. С помощью кинетических и спектрофотометрических методов [37, 39] было установлено, что распаду гидропероксидов предшествует образование промежуточных комплексов их с металлом в низшем валентном состоянии [40]. Такие комплексы, распадаясь в клетке растворитекпя. могут образовывать радикалы или неактивные молекулярные продукты [41]. В первом случае образовавшиеся радикалы, выходя из сферы катализатора в раствор, инициируют процесс. [c.15]

Замена растворителя или хемосорбента. Экономичность циклического хемосорбционного процесса существенно повышается, если водный растворитель заменяется органическим (полностью или с ограниченным содержанием воды), например М-метилпир-ролидоном (см. разд. 6.9). Повышение экономичности обеспечивается уменьшением теплоемкости раствора, снижением давления паров растворителя, уменьшением теплоты испарения. Этот метод интенсификации [242] имеет дополнительное преимущество частичная регенерация абсорбента только в результате снижения давления (т. е. без подвода тепла). При этом большое значение имеет точность кинетического расчета хемодесорбци-онного процесса, поскольку обратный процесс также протекает с конечной скоростью [208]. [c.199]

Для дрределения активности контактов и исследования, кинетики гетерогенных каталитических процессов применяются статический, проточный и наиболее прогрессивный — безградиентный методы. Примене-иие стат ичеЬкого метода ограничивается осложнением кинетических данных макрофакторами, связанными с внешнедиффузионными затруднениями переноса вещества и тепла. Применение статического метода перемешивающих устройств (цикл, включающий реактор и циркуляционный насос) позволяет освободиться от таких осложнений. Циклическое устройство с перемешиванием для статического метода было предложено в работах [1, 2], и он был переименован в квазистатический метод. Наиболее часто применяется проточный метод исследования кинетики. Однако в лабораторных условиях (малые количества контакта) из-за стеночного эффекта, продольного перемешивания, а также неизо-термичности вдоль и по сечению слоя практически невозможно поддерживать в шихте контакта условия метода идеального вытеснения. [c.102]

Определение энергий связи с окисными катализаторами оказалось особенно плодотворным. В докладах А. А. Толстопятовой и автора (см. стр. 351 наст, сб.) дается краткий обзор выполненного под их руководством обширного круга исследований. Применялся кинетический метод, основанный на мультиплетной теории, в его первом варианте. Исследовалась кинетика более 20 реакций, в особенности дегидрогенизации циклических углеводородов и параллельной дегидрогенизации и дегидратации спиртов на окислах бериллия, алюминия, церия, титана, циркония, тория, хрома, молибдена и вольфрама. Многие из этих процессов были ранее неизвестны. Было показано, что для катализаторов дегидратации энергии связи катализаторов с водородом (38—50 ккал) лежат значительно ниже, чем для катализаторов смешанного действия (53—66 ккал), а для связи катализатора с углеродом — выше (соответственно 22—23 и 9—11 ккал). В согласии с теорией, способ приготовления и природа носителей влияют на энергии связей. Как и в аналитической химии, зависимость энергий связей от положения элемента в Менделеевской системе ясно заметна, но она осложнена закономерным влиянием различной степени валентности. [c.326]

Для процессов Н-обмена между спиртами, аминами и водой, протекающих, по-видимому, по кооперативному механизму, скорость обмена существенно выше, а А а близка по величине к энергии активации диффузии (см. табл. 1 и 4). При исследовании кинетического изотопного эффекта в реакциях Н-обмена на приме-)е системы метанол—вода [17] и системы метанол—/ирет-бутанол 42] в СС14 методами ИК-спектроскопии и динамического ЯМР Н и Н авторы пришли к заключению, что скорость обмена определяется, видимо, стадией образования циклического промежуточного комплекса. Этот процесс может быть весьма медленным вследствие крайне малых значений константы равновесия циклического ассоциата заметное уменьшение энтропии (для циклического димера воды А5 составляет около 25—30 э. е.) при образовании четырехчленного цикла вполне может приводить к сильному падению скорости первой стадии в процессе, изображенном на рис. 1, по сравнению со скоростью перехода протонов [17]. Вопрос о лимитирующей стадии процессов Н-обмена, несомненно, требует дальнейших исследований, и вполне вероятно, что для различных молекулярных систем реализуется вся гамма возможных кинетических механизмов. [c.283]

Несколько более формальная схема циклической деятельности по созданию моделей представлена на рис. 7.6 в ней использован, стиль блок-схемы потоков информации, применяемый для формализации вычислительных программ. Это разработка модели реактора. Поначалу вся имеющаяся информация может состоять лишь из результатов немногочисленных экспериментов, проведенных на этапе поиска и открытия процесса, да из представлений о возможной последовательности реакций и о некоторых кинетических константах, ползп1енных по аналогии с реакциями, освещенными в литературе. На основе этой информации формулируется первая модель, которая затем подгоняется под экспериментальные данные, — скорее всего методом проб и ошибок. Если не удается удовлетворительным образом подогнать модель под результаты экспериментов, ее надлежит либо заново сформулировать, либо проверить достоверность экспериментальных данных, а потом вновь повторить процесс подгонки. Как это показано на схеме, упомянутый процесс идет непрерывно совершенствуется модель, в которую вводятся такие ограничивающие факторы, как тип реактора и рабочая область, постоянно проверяются точность экспериментальных данных и правильность подгонки. [c.253]

Мы рассмотрели также особенности полимеризации некоторых циклических мономеров. На примере полимеризации поли-а-аминокислот из ангидридов Лейкса был продемонстрирован типичный кинетический расчет МВР для нарушенного и ненарушенного роста живых цепей. Кроме того, эта система интересна эффектами обратной связи (влияние конформации растущей цепи на дальнейший ход полимеризации), обусловленными структурной жесткостью оптически чистых а, -полипептидов и влиянием растворителя на конформацию цепи. Особенно избирательно обратная связь действует нри полимеризации в инертных растворителях рацемической смеси ангидридов Лейкса, приводя к образованию стереоблочпых полимеров. (Заметим, что к анализу этого полимеризационного процесса приложимы методы изучения молекулярного полиморфизма, рассмотренные в гл. 2). [c.201]

При дальнейшем увеличении pH, начиная с pH 9,5, 2е-волна восстановления непротонированного карбонила (механизм ЕСЕС) постепенно убывает в виде кривой диссоциации до 1е-уровня. Это обусловливается недостатком в растворе протонов или других доноров протонов [91], необходимых для обеспечения достаточной скорости реакции (X). Скорость последней предопределяет высоту волны или, вернее, ее кинетической составляющей (т. е. части волны, превышающей уровень 1е-процесса). Процесс протонизации анион-радикалов в данном случае не носит поверхностного характера, и средняя точка кривой диссоциации (порядка 10) практически не зависит от концентрации спирта в растворе [92]. Определенные методами циклической хроновольтамперометрии значения рК ц+ кетильных радикалов из бензофенона, ксантона, флуорена оказались равными 9,2—9,8 [105]. Зависимость Ei/ от pH в этой области (Afi/oMpH = —33 мВ/ед. pH) указывает на участие одного протона в потенциалопределяющей стадии. [c.177]

Определение к в различных электрохимических лабораториях для одних и тех же систем показало, что расхождения в ее значениях значительно превышают ожидаемые величины с учетом приводимых ошибок эксперимента [69]. Было найдено, что, например,. к для первой обратимой одноэлектронной стадии восстановления ароматических нитросоединений в диметилформамиде на р.к.э, зависит от следов различных примесей в растворе, а также от присутствия продуктов реакции на поверхности электрода. Если первая причина, т. е. наличие примесей, может быть в значительной степени устранена тщательной очисткой компонентов исследуемой системы, то для уменьшения влияния адсорбциа продукта восстановления следует использовать быстрые импульсы поляризации. Кроме того, в серии измерений к большие скорости развертки потенциала необходимы для того, чтобы вызвать заметные отклонения от обратимости. Однако при этом возникают два фактора, ограничивающие использование циклической вольтамперометрии в кинетических исследованиях процессов на электродах, к которым относятся низкая точность измерения потенциала пика Ер и ошибка, связанная с нескомпенсированным сопротивлением ячейки. Первую причину ограничений метода предлагают устранять с помощью аналогового дифференцирования регистрируемого сигнала. В этом случае точность измерения Ер достигает 0,2 мв, что является достижением в этой области исследования [69]. [c.34]

Приблизительные расчеты различных свойств молекул органических соединений, основанные на общности физических процессов, обусловливающих их проявление, базируются на широко распространенном аппарате корреляционного анализа. Например, только в полярографии обнаружены взаимные корреляции 1/2 и макс электронных спектров поглощения, Ещ с данными ИК-, ЯМР-спектров и частотами ядерного квадрупольного резонанса, константами заместителей. Многими авторами отмечается связь с кинетическими характеристиками, полученными при изучении обычными химическими методами различных превращений. Основным недостатком этих расчетов является ограниченная область их применения. Все эти зависимости работают только для ограниченных рядов соединений, для которых третьи (остальные) параметры, в принципе необходимые для более точного описания функциональной взаимосвязи свойств, приблизительно одинаковые. Например, хорошие коэффициенты парной корреляции 1/, =/(Ямакс) получаются в рядах линейных ненасыщенных хлоругле-родов, циклических (Се) ненасыщенных хлоруглеродов (/ = 0,98 и / = 0,99 для первого и второго случая соот- [c.53]

Дальнейшим развитием исследований термодинамики, кинетики и механизма гетеролитических реакций в растворах являются работы, ведущиеся в ИХФ С. Г. Энтелисом [255—259]. Для установления количественных соотношений между скоростью реакции и свойствами среды был рассмотрен большой круг процессов с участием сильных электро-фильных реагентов в полярных средах. В реакциях хлорангидридов карбоновых кислот и изоцианатов с нуклеофильными реагентами в неводных полярных средах установлено, что влияние среды во многом определяется электростатическими воздействиями. Однако важную роль играет и специфическая сольватация. Предложены методы количественного учета последней по теплотам растворения реагентов. Был исследован механизм большого числа реакций с участием органических катионов (кислотнокаталитические реакции). Показано, что термодинамическое и кинетическое поведение ионов карбония во многом определяется координационной сольватацией за счет донорно-акцеп-торного взаимодействия между свободной орбитой карбониевого углерода и электронодонорными молекулами среды. В настоящее время развитые ранее представления о механизме и кинетике реакций в растворах применяются в новой области с целью изучения процессов катионной и ионной полимеризации и сополимеризации простых циклических эфиров. [c.56]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология