Реакции с участием веществ в газообразной фазе

Выращивание кристаллов из газовой фазы (возгонка) осуществляется путем запаивания вещества в продолговатые стеклянные или кварцевые ампулы и поддержания в течение определенного времени по длине этих ампул некоторого градиента температуры. Осаждение кристаллов происходит за счет явления транспорта. Применение данного метода весьма многообразно, если сюда включить реакции обратимого разложения с участием газовой фазы, а также синтез из газообразных компонентов. Таким путем в основном в хорошо закристаллизованном виде получают различные металлы, гало-гениды и халькогениды металлов и др. Часто, однако, этот метод применим для получения лишь небольших количеств веществ (например, до 1 г). Подробности можно найти в цитируемых ниже монографиях. [c.133]

Влияние давления. Давление оказывает влияние только на скорость реакций, протекающих с участием газообразной фазы. В газообразном состоянии концентрация вещества с увеличением давления увеличивается. Поэтому в необратимых реакциях с газообразными веществами увеличение давления равнозначно увеличению концентрации и приводит к повышению скорости реакции. Для определения зависимости скорости реакции от давления достаточно заменить в уравнении кинетики (20.5) концентрации на парциальные давления газообразных компонентов. [c.221]

Обжигом называют многие высокотемпературные химикотехнологические процессы с участием твердых и газообразных реагентов. При обжиге твердых материалов могут происходить разнообразные процессы, в том числе возгонка, пиролиз, диссоциация, кальцинация в сочетании с химическими реакциями. Реакции могут протекать в твердой фазе, между компонентами твердой и газовой фаз и, наконец, в газовой фазе. В процессе обжига нередко происходит частичное плавление твердого материала появляется жидкая фаза, также взаимодействующая с другими. Одним из основных физико-химических явлений, протекающих при обжиге твердых материалов, будет их термическая диссоциация, т. е. разложение молекул на более простые. Диссоциация твердых веществ сопровождается обычно образованием газообразных продуктов диоксида углерода, диоксида серы, водяного пара. Один из видов диссоциации при обжиге — кальцинация, т е. удаление конституционной воды (связанной в виде гидратов) и диоксида углерода. [c.170]

Классификация химических реакций с какой-либо единой точки зрения невозможна. Ограниченной является и классификация реакций, предложенная Д. И. Менделеевым. По смыслу сказанного им ниже, она относится только к реакциям, протекающим в газообразной фазе с участием одного или двух различных веществ. Первоосновой менделеевской классификации явились унитарные воззрения в химии, горячим сторонником которых Д. И. Менделеев выступал с самого начала своей научной и педагогической деятельности. Заметим также, что впервые Д. И. Менделеев дал и обосновал свою классификацию химических реакций в работе О связи некоторых физических свойств тел с их химическими реакциями , опубликованной в 1858 г. (см. Д. И. Менделеев. Собр. соч., т. 1. Л., ОНТИ —Химтеорет, 1937, стр. 325), а в последующие годы приводил в лекциях по теоретической химии и в Основах химии . [c.69]

Наиболее типичными технологическими процессами с участием газообразных и твердых реагентов (Г —Т) являются адсорбция газов твердыми адсорбентами и десорбция адсорбированных газов, реакции компонентов в газовой фазе с участием твердых катализаторов, возгонка и конденсация паров твердых веществ, пиролиз твердого топлива, различные виды обжига твердых материалов и т. д. [c.116]

Для твердофазных реакций, протекающих без участия газообразных фаз, в частности реакций термического разложения, специфической особенностью является локализация процесса в пределах реакционной зоны между исходным твердым веществом и продуктами реакции. Скорость реакции пропорциональна величине реакционной зоны в каждый данный момент времени. В свою очередь последняя зависит от числа зародышей и поверхности каждого из них. Иначе говоря, реакция протекает только на поверхности раздела,фаз и скорость реакции пропорциональна величине поверхности раздела. [c.122]

РЕАКЦИИ С УЧАСТИЕМ ВЕЩЕСТВ В ГАЗООБРАЗНОЙ ФАЗЕ [c.79]

Для гетерогенных реакций с участием газообразных веществ в математические формулы для констант равновесия вводят только равновесные концентрации или парциальные давления газообразных веществ (парциальные давления или концентрации паров над жидкими и твердыми фазами при этом не учитываются). Вычисленные таким образом константы равновесия обозначают К р, К с или К к- Константы равновесия реакций определяют опытным путем или рассчитывают теоретически. Для некоторых сложных реакций константы равновесия можно вычислить по константам равновесия более простых реакций, из которых слагается сложная реакция. [c.117]

Г для силикатов, где Г,,—абсолютная температура плавления, частицы в твердом теле становятся настолько подвижными, что возникают явления обмена местами между частицами двух соприкасающихся твердых тел и между ними начинается реакция, протекающая в твердом состоянии, без участия жидкой или газообразной фазы. Долгое время полагали, что подобные реакции вообще невозможны, однако прямые опыты с полной несомненностью показали, что при нагревании смесей двух твердых веществ при температурах, лежащих значительно ниже температуры начала появления ЖИДКО фазы, в них образуются различные новые вещества. [c.129]

Тем не менее, по современным представлениям, под воздействием высокой температуры и в твердых телах подвижность слагающих их атомов, ионов или молекул значительно возрастает. По мере возрастания температуры непрерывно усиливается движение этих частиц относительно некоторых исходных центров, которыми являются узлы пространственных решеток. По достижении некоторой критической температуры, приблизительно составляющей 0,3 — 0,4Гд для металлических веществ, 0,57Г для солеобразных и 0,8—для силикатов, где Гд —абсолютная температура плавления, частицы в твердом теле становятся настолько подвижными, что возникают явления обмена местами между частицами двух соприкасающихся твердых тел и между ними начинается реакция, протекающая в твердом состоянии, без участия жид- кой или газообразной фазы. Долгое время полагали, что подобные реакции вообще невозможны, однако прямы опыты с полной несомненностью показали, что при нагревании смесей двух твердых веществ при температурах, лежащих значительно ниже температуры начала появления жидкой фазы, в них образуются различные новые вещества. [c.206]

Экспериментальные результаты подтверждают предположение, что все эти реакции идут с участием хемосорбированного и газообразного реагирующих веществ и что нет необходимости принимать в расчет взаимодействие между двумя хемосорбированными реагентами или поверхностную миграцию. Далее, самые распространенные катализаторы хемосорбируют кислород, некоторые катализаторы могут хемосорбировать оба реагирующих вещества, каждое из которых взаимодействует при реакции с молекулами газовой фазы, и только немногие катализаторы адсорбируют окисляющееся реагирующее вещество, переходя из полупроводников п-типа в полупроводники р-типа. [c.141]

Константы равновесия гетерогенных реакций, т. е. реакций, в которых одновременно принимают участие несколько различных фаз, например газ — жидкость, жидкость — твердое тело, твердое тело —газ, вычисляются сложнее. Если в равновесии участвуют жидкие и газообразные фазы, то в константу равновесия входят только концентрации газообразных фаз, если твердые и газообразные, ТО только газообразные, если жидкие и твердые, то в константу равновесия входят концентрации веществ, входящих в состав жидкой фазы. Рассмотрим несколько примеров. [c.42]

При выводе закона действующих масс полагали, что все составляющие реакции находятся в газообразном состоянии. В гетерогенной системе некоторые вещества находятся в жидком или твердом состоянии. Однако в химической реакции принимают участие пары твердых и жидких веществ, которые в состоянии равновесия находятся при давлении насыщения, соответствующем температуре, при которой происходит реакция. Парциальные давления сухих паров, сосуществующих с конденсированными фазами этих веществ, не зависят от давления других веществ реакции и остаются постоянными до тех пор, пока полностью не исчезнут конденсированные фазы. При исчезновении в ходе реакции некоторого количества этих паров оно немедленно восстанавливается в результате испарения или сублимации конденсированных веществ. [c.144]

В предыдущих разделах были описаны гомогенные реакции, или реакции в растворах. Теперь рассмотрим кратко более сложный случай реакций, в которых принимает участие более одной фазы. Важным примером, исследованным весьма детально, является так называемая коррозия. В простейшем случае коррозия — это реакция между металлом М и газообразным веществом X, приводящая к образованию одного твердого вещества МХ. Реакция начинается с чистым металлом, на поверхности которого образуется пленка МХ. За скоростью можно проследить, измеряя толщину пленки по увеличению веса на единицу первоначальной поверхности в зависимости от времени. Обычно получаемые результаты относятся к одному из трех типов кинетических уравнений (см. рис. 46). [c.163]

Рассмотрим, например, такую систему, в которой процесс происходит в присутствии жидкого или газообразного вещества, не принимающего участия в реакции. Предположим, что в этих процессах наряду с инертным веществом в жидкой или газообразной фазе находится или только исходный реагент, или только продукт реакции. В качестве примера таких процессов можно привести процессы окисления в присутствии азота воздуха или процессы термического разложения в инертной атмосфере. Обозначим через Су концентрацию инертного вещества, не участвующего в реакции, через С — концентрацию реагента или продукта, а через Ср полную концентрацию [c.93]

По агрегатному состоянию взаимодействующих веществ (гомогенности) реакции могут быть разделены на гомогенные и гетерогенные. В гомогенных реакциях участвует одна фаза (газообразная или жидкая). В гетерогенных реакциях принимают участие две или более фаз. [c.18]

Для гетерогенных реакций с участием газообразных веществ константа равновесия Хр выражается только отношением равновесных парциальных давлений газообразных реагентов. Давление насыщенных паров твердых или жидких веществ, участвующих в реакции, не зависит от количества конденсированной фазы и при постоянной температуре остается постоянным. Например, для реакции [c.71]

Для гетерогенных реакций с участием газообразных веществ и чистых твердых и жидких фаз константа равновесия Кр выражается только отношением равновесных парциальных давлений газообразных реагентов, так как активность вещества в чистой твердой или жид- [c.62]

Различают катализ гомогенный и гетерогенный-Если катализатор и реагирующие вещества находятся в одной фазе (жидкой или газообразной), катализ называется гомогенным. К этому типу реакции относится окисление 50г до 50з с участием катализатора N02, гидролиз углеводов (например, сахарозы) в водном растворе в присутствии кислоты. [c.104]

Наиболее типичными технологическими процессами с участием газообразных и твердых реагентов (Г — Т) являются адсорбция газов твердыми адсорбентами и десорбция адсорбированных газов, реакции компонентов газовой фазы на твердых катализаторах, возгонка и конденсация паров твердых веществ, пиролиз твердого топлива, различные виды обжига твердых материалов и т. п. Наиболее характерны для системы Г — Т обжиг твердых веществ, а также адсорбционные процессы. [c.170]

В гетерогенных системах с участием твердой фазы скорость реакции не зависит от массы твердого вещества (при небольшой поверхности его), а изменяется лишь в зависимости от концентрации газообразных (или растворенных) веществ, например [c.15]

Однако единой общепризнанной теории кинетики твердофазных реакций еще не существует. Объясняется это сложностью реакций между твердыми телами. Реакции с участием твердых веществ могут лимитироваться не только скоростью химического превращения или диффузии твердых фаз, но могут протекать и через газовую фазу. Так, например, взаимодействие сульфидов с окислами металлов протекает с участием газообразного кислорода, образующегося при разложении окисла. [c.120]

С другой стороны, на этом основании при исследовании твердофазных реакций трудно создать условия, чтобы в реакции участвовали действительно только твердые вещества и не участвовали газообразные. Поэтому, вероятно, работа с непрерывно работающим высоковакуумным насосом является хорошим критерием участия газовой фазы в реакции если при этом отсутствует твердофазная реакция, которая имела место в запаянной ампуле, то это означает, что газовая фаза участвует в реакции и тогда, когда в ампуле перед запаиванием был создан высокий вакуум. [c.149]

Спекание — это получение твердых пористых кусков из пылевидных или порошкообразных материалов при их нагреве до температуры ниже температуры плавления / д. Реакции между твердыми веществами без учястия жидкой или газообразной фазы идут очень медленно из-за мало развитой межфазной поверхности Р и малых скоростей диффузии. Фактически прсжышленные процессы спекания в смеси твердых веществ идут с участием газовой или жидкой фазы. Спекание применяется при агломерации руд в порошковой металлургии, в производстве глинозема (оксида алюминия) особенно широко процессы спекания используются в технологии силикатных материалов и изделий — вяжущих веществ, керамики, огнеупоров и др. [c.127]

В быстро идущих промышленных процессах реакции в смесях твердых веществ протекают обычно со скоростями в тысячи раз большими, чем это было бы возможно при непосредственном взаимодействии твердых фаз. Продукт реакции образуется на всей поверхности реагирующего зерна, т. е. и на участках, удаленных от мест контакта с зернами другого реагента. Толщина слоя образующегося продукта практически одинакова по всей поверхности покрываемого им зерна. Это объясняется тем, что реакции, идущие между твердыми исходными веществами, на самом деле протекают с участием газообразных или жидких фаз. [c.28]

Характерной особенностью реакций с участием твердых веществ является локализация реакционной зоны на поверхности раздела фаз твердого реагента и твердого продукта реакции. Такая поверхность образуется и изменяется в результате самого химического процесса. Эти изменения обусловливают как зависимость наблюдаемой скорости реакции от времени, так и необычно сложный характер макрокинетики процесса. Перемещение реакционной зоны в глубь твердого тела может вызвать переход реакции из одной макрокинетической области в другую даже при сохранении постоянными значений концентраций газообразных и жидких компонентов смеси и температуры системы. [c.6]

Скорость реакций, протекающих без участия газообразных и жидких фаз, столь мала, что они не могут иметь большого практического значения в быстро идущих промышленных процессах. Но на практике реакции в смесях твердых веществ идут обычно со скоростями в тысячи раз большими, чем это было бы возможно при непосредственном взаимодействии твердых веществ. Продукт реакции образуется на всей поверхности реагирующих зерен, т. е. и на участках, удаленных от мест контакта с зернами другого реагента. Толщина слоя образующегося продукта практически одинакова по всей поверхности покрываемого им зерна. Это объясняется тем, что реакции, идущие между твердыми исходными веществами, на самом деле протекают с участием газообразных или жидких фаз. [c.31]

На основе понятия о химическом равновесии химические реакции подразделяют на реакции, идущие до конца, и обратимые реакции. Так, практически идущими до конца называются реакции, при которых происходит образование труднорастворимого соединения, малодис-социированного соединения или выделение газа. Опираясь на химическое равновесие, можно выделить также на основе условий их протекания реакции, протекающие в растворах, реакции с участием газообразных веществ и реакции, идущие в твердой фазе. При классификации реакций по соответствующим энергетическим воздействиям на вещество можно выделить такие процессы, как термолиз, электролиз, фотолиз, радиолиз и механолиз (взаимодействие в сухих порошках). [c.63]

В заключение рассмотрим равновесие гетерофазных реакций, протекающих в жидкой фазе, но с участием не только жидких, но и газообразных веществ, в той или иной мере растворимых в жидкой фазе (гидрирование водородом, отщепление НС1 и др.). Для них константа равновесия жидкофазной реакции А а. ж = Па г,р.р, причем активнО Сть газообразных веществ в растворе а,,р.р = К /аг.г- Константы распределения /Сг можно ввести в константу равновесия и пользоваться другой ее. величиной /Са = П(а г,р-ра г,г), где активность жидких и газообразных веществ относится соответственно к той фазе, где эти компоненты преимущественно намдятся. Тогда для идеальных условий получим /Са=П(ЛГ ,-,жР ч,г)- Например, для жидкофазного гидрирования бензола в циклогексан имеем [c.36]

С хорость реакции зависит от природы реагирующих веществ. их концентраций и внешних условий (прежде всего от температуры). Если в реакции участвуют вещества в конденсированной фазе (например, твердые), то скорость реакции зависит также от степени их измельчения, т. е. от величины поверхности контакта между реагирующими веществами. В реакциях с участием газов на их скорость сильно влияет давление, поскольку при повыщении давления увеличивается кон-цент "ация газообразных веществ. [c.43]

В развитии химии твердофазных реакций часто поднимались дискуссии по вопросу о том, могут ли реагировать между собой твердые вещества без участия жидкости или газа. Этот вопрос сегодня решен в пользу существования чисто твердофазных реакций. Интересно, однако, что можно показать на целом ряде превращений с твердыми исходными веществами, что все-таки какая-либо жидкая или газообразная фаза участвует в качестве посредника реакции. Однако следует избегать обобщений в этой области — напротив того, необходимо экспериментально исследовать состояние системы в каждом отдельном случае. Будников и Гинстлинг [245] особенно детально занимались подобными исследованиями. Интересные работы также опубликованы Борчардтом [246], а также Борчардтом и Томпсоном [247]. [c.147]

При растирании твердых веществ часто уже при комнатной температуре наступают превращения, например между Hg или ее соединениями и 5 или 1г, между Hg l2 и К1, между СаО и ЫН4С1 и т. д. Однако большинство реакций такого рода протекает с достаточной скоростью только при наличии газообразной фазы одного из участников реакции или в присутствии небольших количеств воды [190], когда в реакции не принимают участие гидраты и вода не образуется в процессе реакции. Многие другие реакции между твердыми веществами, особенно многие превращения, имеющие техническое значение, почти всегда происходят при участии жидкой фазы, присутствующей в виде следов. Однако отсюда не следует, что такие превращения совершаются быстрее, чем в твердом состоянии иногда присутствие небольших количеств расплава, например силиката, может затормозить необходимую реакцию. [c.169]

В течение почти полутораста лет продолжается интенсивное изучение химических проблем, причем химия как наука зародилась с того-момента, когда количественно стали исследовать веса и объемы веществ, принимающих участие в химических реакщшх. Приблизительно до конца XIX столетня задачей химии являлось установление точной эмпирической формулы соединений и законов образования химических соединений из атомов, причем строение самих атомов было неизвестно. Современная химия начинается с открытия электрона и с последующего развития первых отчетливых представлений о строении атома. Только после этого стало возможно объяснить эмпирические формулы многих соединений на основании электронной структуры атомов, составляющих эти соединения, при условии известных допущений о роли электронов в образовании связей между атомами. Как следствие важности изучения реакции в газообразной фазе для установления законов образования химических соединений и правильного определения соотношений между атомами и молекулами (что позволяло определять молекулярные веса), а также благодаря быстрому развитию органической химии, развилось представление, что молекула является наименьшей частицей структуры соединения, подобно тому, как атом представляет собой наименьшую частицу структуры элемента. Хотя и справедливо представление о молекуле как о наименьшей частице соединения, сохраняющей тог же состав и те же свойства, как и соединение, взятое в большом количестве, тем не менее возможность построения твердого вещества не обязательно из отдельных молекул не была еще понята. [c.9]

Некоторые синтезы проводят с участием только газообразных и твердых фаз (без образования жидких или твердых растворов или промежуточных фаз), так что соотноп1ения для конденсированных фаз неприменимы. Примеры ряда таких синтезов можно найти в табл. 1. С другой стороны, реакции твердое вещество — твердое вещество в системах с разным соотношением летучести компонентов при достаточно высокой скорости реакции могут и не привести к образованию газообразного продукта, поэтому реагирующие вещества следует нагревать до плавления более тугоплавкой соли и (или) продукта. Плавление ь данном случае просто ускоряет реакцию. Первостепенную важность представляет собой характер плавления продукта, если оно происходит. Если продукт плавится с разложением, т. е. в результате перитектической реакции, то процесс получения чистой фазы восстановлением и идких систем с металлом с последующим охлаждением продукта никогда не заканчивался успехом. Вероятно, именно этим обстоятельством объясняется ряд неудачных восстановительных синтезов, о которых сообщено в л 1тературе. [c.18]

В основе дискуссии лежал вопрос о том, возможно ли протекание реакций между твердыми фазами. Д. Баларев [111-237] утверждал, что без участия газообразной или жидкой фазы протекание реакций между твердыми веществами вообще невозможно. В последние годы этому вопросу было уделено большое внимание в работах советских ученых. Так, А. И. Гинстлинг [111-48], 1И. Е. Позин [1-100] указывали, что некоторые основные положения Таммана нуждаются в пересмотре, так как многие из них несостоятельны. Например, Тамман и Хедвал относят к твердофазным процессам лишь те, для которых начальные и конечные продукты являются твердыми. Подобное утверждение носит, разумеется, формальный характер, так как сам механизм реакции может быть обусловлен наличием жидкой или газообразной фазы, исчезающей в конце реакции. М. Е. Позин, А. И. Гинстлинг и В. В. Печковский показали на ряде опытов заметную роль газовой фазы в ряде твердофазных процессов. [c.145]

К гетерогенным каталитическим процессам следует отнести любую реакцию гидрирования органических соединений с участием платиновых металлов и других -элементов, которые образуют отдельную фазу. Одним из значительных достоинств гетерогенного катализа является отсутствие необходимости отделять продукты реакции от катализатора после завершения процесса. В гетерогенном катализе наличие границы раздела фаз обусловливает поглощение реагирующих веществ (газов, растворов) твердыми телами. Это явление (лат. зогЬео — поглощение получило общее название сорбции. Сорбция включает процессы абсорбции и адсорбции. При абсорбции поглощение вещества происходит во всем объеме поглотителя при этом могут образоваться твердые растворы внедрения (например, при поглощении водорода переходными металлами). При адсорбции характерно поглощение газообразных или растворенных веществ поверхностью твердого тела (сорбента-носителя, катализатора). [c.181]

Так, практически идущими до конца являются реакции, при которых происходит образование труднорастворимого соединения, малодис-Социированного соединения или выделение газа. Опираясь на химическое равновесие, можно выделить также на основе условий их протекания реакции 1) протекающие в растворах, 2) с участием газообразных веществ и 3) идущие в твердой фазе. При классификации реакций но соответствующим энергетическим воз- [c.83]

Если ту же каталитическую реакцию проводить в замкнутом объеме, то участие обеих фаз в качестве источников кислорода оказывается соизмеримым, и это можно легко наблюдать. Например, если в сосуд, содержащий твердый оксидный катализатор и газообразный кислород, ввести вещество, способное при данной температуре вступать в каталитическую реакцию окисления, то в результате такой реакции будет расходоваться кислород из обеих фаз в соотнощениях, определяемьк скоростями адсорбции и диффузии кислорода. [c.105]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология