Законы равновесия к кинетика химических реакций

Химическая кинетика. Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость химической реакции. Закон действующих масс. Физический смысл константы скорости. Правило Вант-Гоффа. Понятие об энергии активации, ее влияние на скорость химической реакции. Уравнение Аррениуса, Явление катализа. Гомогенный и гетерогенный катализ. Катализаторы, ингибиторы, промоторы, каталитические яды. Химическое равновесие. Реакции обратимые и необратимые. Состояние химического равновесия. Принцип Ле Шателье. [c.4]

Кинетику превращений в системе жидкость (газ) — жидкость рассмотрим на примере абсорбции газа жидкостью с одновременной химической реакцией, считая, что реакция проходит только в жидкой фазе. До сих пор для количественного описания таких превращений широко используется пленочная теория Льюиса и Уитмена. Согласно этой теории, по обе стороны межфазной поверхности газ —жидкость существуют ламинарные пограничные пленки. Несмотря на то, что пленочная теория гидродинамически обоснована только для газа, она проста и удобна в применении. Предполагается, что вне пределов пограничных плепок изменения концентраций реагентов в направлении, перпендикулярном к межфазной поверхности, отсутствуют, а на поверхности контакта фаз между концентрациями абсорбируемого компонента в жидкости и в газе устанавливается динамическое равновесие. В состоянии такого равновесия зависимость между парциальным давлением газообразного компонента и его концентрацией в жидкой фазе выражается законом Генри. Принятая модель процесса используется при изотермических условиях его проведения. [c.250]

Для полной характеристики химической реакции необходимы тер.модинамические и кинетические данные. Термодинамические характеристики реакции синтеза аммиака обстоятельно исследованы. Известны также зависимости константы химического равновесия, тепла реакции и термодинамического потенциала реакции (свободной энергии) от температуры и давления, а также от состава газовой смеси. Теоретические данные и экспериментальные измерения хорошо согласуются в области наиболее часто применяемых давлений (ниже 600 ат). Иначе обстоит дело с кинетикой реакции. Кинетические характеристики определяются путем измерения скорости реакции, зависящей от изменения концентрации прод жта во времени (в различных условиях), и путем установления механизма реакции. Законы химической кинетики в гомогенной системе часто можно точно выразить математически для многих хи.мических реакций доказано хорошее совпадение результатов вычислений с экспериментальными данными. В зависимости от количества молекул, принимающих участие в реакциях, они подразделяются на MOHO-, ди- и тримодекулярные, или на реакции первого, второго и третьего порядка, так как скорость реакции пропорциональна произведению концентраций. [c.505]

Основное внимание физическая химия уделяет изучению законов протекания химических реакций. В связи с этим, в первую очередь, необходимо изучение условий равновесия химических реакций и зависимости их направления от таких параметров, как температура, давление, концентрация. Это является предметом химической термодинамики. Скорости, с которыми совершаются химические превращения, и причины, приводящие к ускорению или замедлению реакций, изучает химическая кинетика и катализ. Большое место в физической химии занимает изучение строения атомов и молекул и состоящих из них жидкостей и твердых тел. Все возрастающее значение приобретает в последние десятилетия физическая химия процессов, развивающихся на поверхностях жидкостей и твердых тел, например смачивание, адсорбция. Эти процессы особенно важны для систем с высокоразвитой поверхностью, таких, например, как туманы, активные угли с огромной внутренней поверхностью, характеризующейся большим числом микроскопических пор и каналов. Это направление физической химии стало самостоятельной наукой — коллоидной химией. [c.12]

На основе положений формальной кинетики, метода переходного состояния и законов термодинамики были получены уравнения, описывающие закономерности кинетики простейших реакций. В кинетические уравнения входят константы гетерогенно-каталитических реакций, характеризующие процессы, которые протекают на поверхности, константа равновесия хемосорбционного процесса /Сад и предельное значение адсорбции (Г ), константа скорости химического акта (/гуд), а также константы, характеризующие процессы массопереноса (О, р и р). Теория каталитического процесса, протекающего на поверхности катализатора, должна раскрывать зависимость и куц от строения и свойств катализатора и реагирующих молекул. Проблема эта очень сложная и далеко еще не решенная. [c.654]

Спектры поглощения растворов имеют большое практическое применение. Так как они имеют прямую связь со строением молекулы, то прежде всего спектры поглощения используются для качественного и количественного анализа. Качественный анализ производится сравнением спектра поглощения полученного вещества со спектрами поглощения, приведенными в таблицах. Количественный анализ производится на основании закона Беера. Кроме того, спектры поглощения используются для изучения химического равновесия, кинетики химических реакций, строения вещества, для изучения взаимодействия между частицами в растворах и для других целей. [c.23]

Приведены современные понятия и определения, законы, количественные соотношения, выводы фундаментальных уравнений по основным разделам физической химии (термодинамика, газы, растворы, фазовые равновесия, кинетика химических реакций, электрохимия и [c.17]

К фундаментальным знаниям относятся общие закономерности, основанные на фундаментальных законах или теориях процесса. Эти знания характеризуют теоретический уровень рассмотрения проблемы, являясь основополагающими при построении системы. Это, нанример, закон сохранения вещества, энергии и импульса, термодинамические условия фазового равновесия, законы кинетики химических реакций, тепло- и массопереноса и т. д. Выражение закона или закономерности обычно многовариантное в силу общности, и конкретизация обеспечивается раз- [c.89]

Сложность химических процессов и многообразие влияющих на их протекание факторов затрудняют прямое моделирование процесса в целом. Химический процесс не может быть описан простыми дифференциальными уравнениями. Законы кинетики химических реакций несравненно сложнее чем законы теплопроводности или диффузии.Обычно мы имеем дело со сложными реакциями, протекающими в несколько последовательных стадий. Эти реакции могут быть обратимыми, и тогда наряду с кинетикой для их протекания будут существенны и условия равновесия. Поскольку мы говорим о процессах гетерогенного катализа, задача исследователя осложняется еще и адсорбционными явлениями. Ясно, что полностью учесть столь сложные и многообразные зависимости посредством полного моделирования очень трудно. И действительно, такое полное прямое моделирование химического процесса вместе со всеми осложняющими его физическими процессами удается только в отдельных частных случаях. [c.363]

Поскольку эволюция геохимических процессов определяется законами равновесия и кинетики (скорости) соответствующих физических и химических явлений, в физической геохимии следует выделять следующие основные разделы 1) геохимическую термодинамику 2) геохимическую кинетику 3) геохимическую динамику. В геохимической термодинамике исследуется равновесие природных химических реакций в геохимической кинетике — их скорости геохимическая динамика изучает эволюцию природных химических реакций и геохимических процессов, их развитие в пространстве и времени. [c.6]

При непрерывном экзотермическом процессе наблюдается тепловое равновесие между теплом, выделяющимся при химической реакции, и теплом, теряемым реактором за счет теплопереноса к окружающей среде. В случае непрерывной газофазной каталитической реакции на твердом катализаторе реакция происходит на новерхности катализатора и выделяющееся тепло теряется поверхностью зерен катализатора передается текущему через реактор потоку газа при применении неадиабатического реактора выделяющееся тепло реакции передается от газа стенкам реактора и далее окружающей среде. Скорость, с которой происходит выделение тенла в процессе химической реакции, зависит от ее кинетики. В дальнейшем мы будем считать, что уравнения скоростей реакций подчиняются закону Аррениуса. Если температура газа на входе в реактор пе слишком высока, то скорость химической реакции будет лимитировать общую скорость процесса, но с повышением температуры в конце концов эта скорость неизбежно будет лимитироваться скоростью диффузии газа к поверхности катализатора. Следовательно, при низких температурах скорость выделения тепла на иоверхности твер-дого тела будет с повышением температуры увеличиваться экспоненциально, тогда как при высоких температурах скорость тепловыделения будет зависеть от величины корня квадратного из температуры. В стационарных условиях скорость химической реакции уравновешивается скоростью диффузии. Из уравнения (61), приведенного в разд. 9.2.3, можно поэтому заключить, что кривая тепловыделения, выраженная как функция температуры. [c.427]

ЗАКОНЫ РАВНОВЕСИЯ И КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ [c.209]

Важное значение для развития химической кинетики имело открытие закона, связывающего скорость химической реакции с абсолютной температурой. В 1887 г. Вант-Гофф предложил уравнение, описывающее зависимость константы равновесия от абсолютной температуры. Это уравнение имеет вид [c.22]

Обычно при изучении кинетики химических реакций некоторые свойства (температуру и объем или температуру и давление и т. д.) стремятся сохранить постоянными. Поэтому, строго говоря, и равновесную полноту реакции и время релаксации следует снабдить индексами д.у и Tj-y, где X я у — свойства системы (параметры ее состояния), сохраняющие постоянное значение. Это мы и сделаем, однако, с помощью термодинамики. Рассмотрим феноменологический закон, полученный ранее для условий, близких к равновесию, [c.371]

Во второй части книги аппарат термодинамики используется для рассмотрения систем с фазовыми и химическими превращениями. Расчет тепловых эффектов и условий равновесия производится с использованием таблиц стандартных величин и полных энтальпий. На основе третьего закона термодинамики дается представление, 0 методе вычисления значений термодинамических функций. Кратко рассмотрены элементы кинетики химических реакций — раздела, тесно примыкающего к термодинамике химических превращений. Применение термодинамических зависимостей иллюстрируется примерами с решениями. [c.3]

Книга является 1-й частью сквозного курса общей и физической химии. Поэтому здесь подробнее излагаются разделы по строению атома, Периодическому закону и его проявлениям, химической связи и особенно химической термодинамике. Зато традиционные для общей химии разделы по растворам, ионным и фазовым равновесиям, окислительно-восстановительным реакциям, кинетике и дисперсным системам вынесены во 2-ю часть, названную Физическая химия . В книгу также включен краткий исторический очерк развития химии и химические аспекты будущих специальностей студентов. Предлагается для студентов химико-технологических, металлургических, обогатительных, экологических вузов и факультетов технических университетов. [c.2]

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]

Условно книгу можно разделить на две части. В первой из них (гл. 1 —17, а также 24 и 29) изложены общие основы и законы химии и теоретические представления, на которых эта наука базируется. Подробно освещены вопросы строения вещества, свойства различных его агрегатных состояний и растворов, читатель знакомится с важнейшими типами химических реакций и классами веществ, излагаются основные представления химической термодинамики и кинетики, законы химического равновесия, начала электрохимии, ядерной химии, химии поверхностных явлений и коллоидных систем. [c.5]

В данной главе мы будем рассматривать главным образом гомогенные реакции, однако позже, в гл. 15, мы встретимся и с гетерогенными реакциями. Основные положения химической кинетики и законы равновесия в равной мере относятся к обоим типам химических реакций. [c.225]

Протекание химических реакций ограничено достижением равновесия. Поэтому кинетические закономерности не могут быть независимыми от условий химического равновесия, вытекающих из законов термодинамики, и должны соответствовать этим условиям. Последнее означает наличие определенных ограничений закономерностей кинетики процесса, вытекающих из требований химической термодинамики и статистической механики. Таким ограничением является условие, что катализатор изменяет скорость реакции, но Не сдвигает равновесие Поскольку случаи так называемого отрицательного катализа мы не рас- [c.14]

Энергетика химических превращений. Внутренняя энергия. Энтальпия. Энтальпия образования. Закон Гесса. Термохимические расчеты. Направление химических реакций. Энергетический и энтропийный факторы. Энергия Гиббса, Энергия Гиббса образования. Химическое равновесие. Характеристика глубины протекания процесса. Константа химического равновесия. Смещение химического равновесия. Химическая кинетика. Энергия активации. Активированный комплекс. Механизм химических реакций. Катализ. Управление глубииой и скоростью химического процесса. [c.112]

Потом может возникнуть необходимость рассмотреть химическую кинетику, так как состояние О обычно полностью задано, состояние 5 неизвестно. Для установления величины отклонения состояния 5 от термодинамического равновесия может оказаться необходимым воспользоваться законами гетерогенных и гомогенных реакций. [c.190]

При создании нового химического производства исследователь, опираясь на законы физики, химии, химической технологии и конкретные данные о соответствующих реакциях, изучает их в лаборатории. Целью исследования на первом этапе является глубокое изучение свойств веществ, участвующих в реакциях, и особенностей самих реакций — условий равновесия и кинетики. С особым вниманием исследователь относится к изучению реакций в условиях, близких к намечаемым для производства. Сначала проводят опыты на обычной лабораторной аппаратуре, а затем, с целью приближения к промышленным условиям, используют модельную аппаратуру. Модели — это аппараты, уменьшенные и упрощенные по сравнению с промышленными. [c.17]

Осйойной задачей, решаемой в химической технологии, является оптимальное проектирование. Сама цо себе задач а сложная, и ее решение возможно при разумном сочетаний теоретических и экспериментальных исследований даже с изготовлением лаборатор ной или пилотной установки. Данные, которые можно получить на основании фундаментальных законов термодинамики кинетики химических реакций, тепло- и массопереноса далеко не достаточны, чтобы, например, решать задачу проектирования реактора или ректификационной колонны. Так, механизм сложной химиче-с кой реакции, константы скоростей стадий реакции могут быть Устайовлены чаш е всего только при наличии экспериментальных кйнётйчёских данных. Аналогично при проектировании ректификационной колонны параметрами, определяемыми по экспериментальным данным, являются константы фазового равновесия, коэффициенты массопередачи и т. д. [c.15]

Фундаментальные знания. К ним относятся общие закономерности, основанные на фундаментальных законах или теориях процесса. Эти знания характеризуют теоретический уровень рассмотрения проблемы, являясь основополагающими при построении системы. Это, например, закон сохранения вещества,, энергии и импульса, термодинамические условия фазового равновесия, законы кинетики химических реакций, тепло- и массопереноса и т. д. Выражение закона или закономерности обычно многовариантны в силу общности, и их конкретизация обеспечиваются различием принимаемых допущений. Например, не нарушая термодинамического условия о равенстве фу-гитивностей фаз для равновесной системы, можно записать множество моделей для расчета фазового равновесия, принимая различные допущения относительно свойств фаз и отдельных компонентов. К. фундаментальным можно также отнести обобщенные вычислительные схемы, например универсальные-вычислительные алгоритмы, своего рода оболочки подсистем. Обычно пакеты программ, основанные на таких знаниях,, устойчивы по структуре и редко подвергаются изменению. [c.438]

Эти исследования послужили основой для изучения кинетики химических реакций и несколько лет спустя был формулирован закон химических равновесий (закон действуюших масс или молекулярных концентраций). Отсюда следует, чю если взять больпюй избыток спирта, то можно довести этерификацию данной кислоты практически до конца и, наоборот, при большом избытке [c.181]

Количество и разнообразие исследований, лежащих в области, пограничной между физикой и химией, постоянно возрастало в середине и в третьей четверти XIX века. Было развито термодинамическое учение о химическом равновесии (Гульдберг и Вааге, Гиббс). Исследования Вильгельми положили начало изучению скоростей химических реакций (химическая кинетика). Исследовался перенос электричества в растворах (Гитторф, Кольрауш), изучались законы равновесия растворов с паром (Д. П. Коновалов) и развивалась теория растворов (Д. И. Менделеев). [c.14]

Во второй половине XIX века были разработаны начала учения о скорости химических реакций — химической кинетике—и учения о равновесиях в химических системах. Вскоре после указанных выше работ Бекетова шведскими учеными Гульд-бергом и Вааге (1867) был открыт закон, количественно выражающий зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ и выражающий соотношение между концентрациями веществ, участвующих в реакции при равновесии, — закон действия масс. [c.17]

В рамках приведенных ограничений в виде аксиом и кинетики Марселена — Де Донде доказаны теоремы о стабилизации решений, о существовании и устойчивости стационарных решений — положительных точек детального равновесия. Сформулированы условия, обеспечивающие корректность задачи в малом и целом . Приведенные примеры показывают существенность этих условий для утверждений теорем, одновременно демонстрируя возможность описания известных физических законов и неизотермических систем в рамках данных моделей. Доказанные теоремы дают математическое обоснование известных физико-химических представлений о химических реакциях и процессах диффузии. [c.168]

Основопологающим в химической кинетике является понятие о скорости химических реакций. Скорость химической 15сакции зависит от многих факторов, но важнейшими являются природа реагируюгцих веществ, концентрация, температура, давление и действие катализаторов. При постоянной температуре скорость реакции прямо пропорциональна концентрации реагирующих веществ. Данное количественное соотношение известно как закон действующих масс. Зависимость скорости реакции от температуры выражается правилом Вант-Гоффа. Если процесс протекает только в одном направлении, то его называют необратимым. Процессы, протекающие в двух противоположных направлениях, называют обратимыми. Когда в обратимом процессе скорости прямой и обратной реакций становятся равными, то в системе устанавливается динамическое равновесие. Смещение химического равновесия осуществляется в соответствии с принципом Ле Шателье. [c.102]

История вопроса. Течение химических реакций, их направление в ту или другую сторону, скорость и выход зависят не только от приро-лы реаги1рующих веществ, но и от количественного фактора — действующей массы реагирующих веществ и условий протекания реакций, в первую очередь от давления и температуры. Вскрытие общих законов, выявляющих эти зависимости, составляет задачу специального раздела физической химии — химической кинетики и учения о химическом равновесии и химическом сродстве. Исторически первым из комплекса понятий, относящихся к этим областям химической науки, явилось поня- [c.78]

Одним из проявлений жизни является удивительная способность организмов кинетически контролировать химические реакции, подавляя стремление к достижению термодинамических равновесий. Чтобы понять, каким образом осугцествляется этот контроль, следует рассмотреть основные законы кинетики, определяющие протекание как простых химических реакций, так и реакций, катализируемых ферментами. [c.164]

История вопроса. Течение химических реакций, их направление в ту или другую сторону, скорость и выход продукта зависят не только от природы реагирующих веществ, но и от количественного фактора— действующей массы реагирующих веществ и условий протекания реакций, в первую очередь от давления и температуры. Вскрытие общих законов, выявляющих эти зависимости, составляет задачу специального раздела физической химии—химической кинетики и учения о химическом равновесии и химическом сродстве. Исторически первым из комплекса понятий, относящихся к этим областям химической науки, явилось понятие о химическом сродстве. В. И. Ленин указывал, что пока не умели приняться за изучение фактов, всегда сочиняли а priori общие теории, всегда остававшиеся бесплодными. Метафизик-химик, не умея еще исследовать фактически химические процессы, сочинял теорию о том, что такое химическое сродство. [c.116]

Ясность изложения Вант-Гоффом всех этих важнейших вопросов, касающихся скоростей химических реакций, определяемых числом активных (возбужденных) молекул реагирующих веществ, большой экспериментальный материал, приведенный в книге Очерки по химической динамике и, наконец, плодотворное применение законов химической термодинамики к трактовке механизма реакций и химического равновесия,— все это привлекло широкое внимание химиков к работе Вант-Гоффа. Со времени появления книги в разных странах мира начались интенсивные исследования по химической кинетике и по изучению равновесий, которые принесли богатые научные и практические плоды. В дальнейшем на основе законов и положений, установленных Вант-Гоффом, Аррениусом и их сотрудниками, были решены важнейшие производственные нроблемы, такие, например, как синтез аммиака. [c.440]

В химической кинетике, которая в обычных случаях исходит из сохранения статистического равновесия в ходе реакций ( равновесная химическая кинетика [127]), как правило, предполагается наличие свойств и условий, описываемых статистикой Максвелла—Больцмана. Эта статистика рассматривает системы при не очень низких температурах, состоящие из частиц (молекул) или несвязанных атомов, между которыми отсутствует сильное взаимодействие. Такие частицы могут находиться в разных микросостояниях, соотношение между ними задается законом распределения. В каждом данном микросостоянии частицы неразличимы между собой. Как видно, это рассмотрение может быть справедливо для идеальных газов или идеальных растворов и приближенно для реальных систем, если внутренние взаимодействия в них невелики (типа ван-дер-ваальсовых). [c.62]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология