Механизм химической реакции и ее стехиометрическое уравнение

МЕХАНИЗМ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ И ЕЕ СТЕХИОМЕТРИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ [c.35]

Механизм сложной реакции, представленный через элементарные реакции, называется кинетической схемой механизма реакции, в которой доказана каждая элементарная реакция (стадия) и ее связь с другими стадиями совокупного химического процесса. Совокупность элементарных реакций (стадий), отвечающая итоговому стехиометрическому уравнению, называется маршрутом реакции. Маршрут реакции окисления изопропилбензола в гидропероксид состоит из элементарных реакций 1.9 и [c.21]

Механизм химической реакции и ее стехиометрическое уравнение 35 [c.35]

Составляя программу на основе дан№ых, полученных иссле-дователями в предварительных опытах, объединенная группа решила, что для составления кинетической модели будет достаточно результатов пяти изотермических статических опытов. Эти данные были представлены на графиках изменения состава реакционной смеси во времени. Затем на основе первоначального изучения указанных данных группа системотехники установила характеристики, которые должны соблюдаться при любом предполагаемом механизме реакции, что сузило область исследования от многих возможных схем до двух наиболее вероятных. Эти схемы включают химические реакции дифференциальные уравнения, определяемые механизмом предположения относительно природы промежуточных продуктов и стехиометрические соотношения между реагентами. [c.37]

Для сложной химической реакции механизм ее представляется некоторой последовательностью элементарных реакций (стадий) сложение которых даст стехиометрическое уравнение химической реакции (итоговое уравнение). При этом необходимо отличать исходные реагенты и конечные продукты реакции от промежуточных веществ. Последние входят только в уравнения стадий, но не в итоговые уравнения реакций. Реакция считается стационарной, если скорости образования и расходования промежуточных веществ близки между собой. [c.278]

Механизм сложной химической реакции представляется некоторой последовательностью элементарных реакций (стадий), сложение которых дает стехиометрическое уравнение химической реакции (итоговое уравнение). Как известно, в настояшее время установленным считается механизм протекания лишь для. небольшого класса химических реакций. При этом современный уровень развития квантовой химии не позволяет, исходя из теоретических предпосылок, рассчитывать вероятные пути и скорости протекания химических реакций следовательно, задача определения механизма и кинетики сложных химических реакций должна решаться экспериментальными методами. Однако исследователь не всегда может выдвинуть систему гипотез, непременно содержащую истинную гипотезу о механизме протекания реакции, поэтому общую задачу определения механизма и кинетики сложной химической реакции следует решать с привлечением вероятностных методов. [c.282]

A. С использованием принципов стехиометрического анализа по априорной (логической, качественной и количественной) информации методами общей алгебры осуществить синтез возможных механизмов химической реакции. При расчете возможных механизмов реакции на ЭВМ учитывается качественный и количественный состав реагирующих молекул, а также их геометрическая конфигурация и оптические свойства. На основе качественной теории дифференциальных уравнений прогнозируются динамические свойства химического процесса и определяются необходимые условия наличия или отсутствия у химических систем колебательных динамических режимов или множественности стационарных состояний. [c.81]

Основу описания первого уровня составляют феноменологические и статистические методы физико-химической кинетики и химической термодинамики. Центральная проблема этого уровня— расшифровка механизмов сложных химических реакций,, стехиометрический анализ, составление уравнений скоростей реакций и расчет кинетических констант. [c.44]

Молекулярность определяется числом частиц, одновременно взаимодействующих в элементарном акте. Для простых реакций, идущих в одну стадию, молекулярность равна числу молекул исходных веществ, определяемому стехиометрическим уравнением. Если реакция идет в несколько стадий, то молекулярность приписывают каждой из них. Таким образом, для определения молекулярности необходимо знать механизм химической реакции. Известны моно-, би- и тримолекулярные ре- [c.250]

Первичную информацию о механизме химической реакции дает ее порядок ( к ). Различают формальный и кинетический порядок. Формальный порядок равен сумме стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции. Для реакции (1) он равен 3. Кинетический порядок определяется только экспериментальным путем. [c.35]

Стехиометрические уравнения реакций окисления — восстановления не отражают истинного механизма их протекания. Так, например, уравнение (6.6) показывает, что протекание реакции обусловлено столкновением шести реагирующих частиц, не считая ионов водорода (МпОГ + 5Fe +). Однако согласно кинетической теории активных соударений вероятность одновременного столкновения даже четырех частиц крайне мала, а пяти и более — близка к нулю. Обычно происходит столкновение двух или, реже, трех частиц, в результате чего образуется так называемый активированный комплекс и затем — продукты реакции. В ходе реакции происходит образование различных промежуточных соединений, радикалов и т. д., обладающих нередко довольно большой продолжительностью жизни. Химическая активность многих промежуточных соединений бывает выше, чем исходных веществ, что нередко является причиной различных побочных реакций. Стехиометрическая реакция типа (6.6) является суммой отдельных стадий, и скорость суммарной реакции будет определяться самой медленной стадией. [c.113]

Для элементарных реакций стехиометрические уравнения всегда выражают истинный механизм химического превращения и, следовательно, определяют кинетические уравнения в виде степенной зависимости (IV.6), в которой, например, показатели степени па, Пв соответствуют стехиометрическим коэффициентам компонентов А и В. Для элементарных реакций порядок реакции и ее молекуляр-ность совпадают. [c.66]

Чтобы получить суммарное стехиометрическое уравнение из уравнений стадий, последние удобно записать в виде однородных алгебраических уравнений. В общем случае стадийный механизм химической реакции записывается системой уравнений [c.107]

Подставляя решения (V. 5) в уравнение (V.3), с учетом уравнения (V. 4) получим систему суммарных стехиометрических уравнений, описывающих превращение компонентов реакционной смеси в рамках принятой гипотезы о механизме химической реакции [c.108]

Обычно в каждом единичном процессе приходится иметь дело с явлениями, проходящими по разному механизму. Перенос массы может осуществляться диффузией и конвекцией, теплообмен — теплопроводностью, конвекцией и излучением химическое превращение проходит обычно через промежуточные стадии, нередко также с различными механизмами, а стехиометрическое уравнение представляет собой баланс многих частных реакций и выражает суммарно конечный результат Того, что происходит в системе. В гетерогенных системах реакция осуществляется на границе раздела фаз, ей сопутствует перенос исходных веществ из реагирующих систем в зону реакции и продуктов с поверхности контакта в глубь фаз (диффузия и конвекция). Одновременно происходит теплообмен, при котором тепловая энергия подводится в систему или отводится от нее. Все эти явления могут быть последовательными и параллельными. [c.348]

В общем случае для описания сложной химической реакции нужно не одно, а несколько стехиометрических уравнений. Складывая их, мы получаем так называемое брутто-уравнение реакции, которое описывает процесс в целом, но, как правило, не отражает истинного механизма химических превращений. Тем не менее и для сложной реакции можно, основываясь на результатах экспериментов, написать уравнение, аналогичное закону действующих масс (1,4) и связывающее скорость реакции с концентрациями исходных веществ [c.13]

Химические превращения в каталитических процессах отличаются от обычных химических превращений по меньшей мере тем, что в них всегда участвует один дополнительный компонент — катализатор. Именно этот компонент, не входящий в стехиометрические уравнения реакции, обусловливает специфику каталитических превращений. Гетерогенные катализаторы, как правило, — твердые вещества, поэтому необходимость учитывать физические и химические свойства катализаторов для объяснения механизма их действия ставит гетерогенный катализ в пограничную область между собственно химией и физикой твердого тела. [c.9]

Обычно говорят о константах равновесия процессов, соотнося между собою уравнения химических реакций и закона действующих масс. Однако в результате исследования равновесных состояний в принципе нельзя раскрыть действительный механизм химических превращений, т. е. такие исследования не несут никакой информации о характеристиках и последовательностях элементарных актов, определяющих химическое превращение. Кроме того, используемые уравнения реакций, правильно передавая стехиометрические взаимосвязи между химическими формами, могут не иметь ничего общего с реакциями, реально протекающими как при подходе к равновесию, так и после его достижения (равновесие динамично). А так как в равновесии вообще нельзя провести различий между начальными и конечными реагентами, совершенно безразлично, какой из формально возможных наборов процессов (точнее, наборов уравнений реакций) используется для последующей записи взаимосвязи между равновесными концентрациями реагентов (согласно ЗДМ). Необходимо только, чтобы список уравнений реакций был полным, т. е. отражал бы взаимосвязи между всеми представленными в равновесной системе формами. На математическом языке задача сводится к выбору подходящего базиса линейно-независимых уравнений реакций. Максимальное число таких уравнений равно числу сложных химических форм. [c.7]

Чтобы получить итоговое уравнение стационарной реакции, в которое не входят промежуточные продукты (радикалы СаНб-.СНз-и Н ), необходимо сложить стадии детального механизма, предварительно умножив их на некоторые числа в нашем случае они стоят справа от уравнений стадий. Такие числа называют стехиометрическими. (Следует отличать их от общепринятых стехиометрических коэффициентов, которые равны числу молекул реагента, участвующего в реакции.) Стехиометрические числа показывают, сколько раз должна пройти стадия детального механизма, чтобы химическое превращение реагентов осуществлялось [c.77]

Нельзя руководствоваться стехиометрическими коэффициентами в формальном уравнении химической реакции, которое, как правило, выражает лишь суммарное количественное соотношение исходных веществ и продуктов, необходимое для составления материального баланса процесса. Следует вскрывать истинный механизм процесса, находить наиболее медленные лимитирующие стадии его и определять порядок реакции, по которому и должны быть записаны показатели степеней в уравнениях типа (11.2) и [c.44]

Во-вторых, реакция с участием одного компонента или двух компонентов, реагирующих в соотношении 1 1, может оказаться сложной, если прямое превращение связано с преодолением высокого энергетического барьера и существует другой путь с существенно более низким барьером. Новый путь может возникнуть лишь при появлении новых частиц, а низкий барьер на этом новом пути означает, что эти частицы легко вступают в реакцию, т. е. химически активны. Поэтому многие процессы, описываемые простым стехиометрическим уравнением, являются сложными, поскольку протекают не путем прямого взаимодействия между молекулами исходных веществ, а с помощью активных промежуточных частиц. В этой главе рассматриваются основные типы механизмов таких реакций. [c.303]

Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степени их стехиометрических коэффициентов, если написанное уравнение соответствует механизму проходящей реакции (закон действующих масс). [c.23]

Как видно из соотношения (15.3). константа скорости химической реакции зависит от температуры процесса и природы реагируюш,их веществ (Е ). В понятие природы реагирующих веществ входят не только состав химических соединений (формулы) н их относительные количества (стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции), но также катализаторы и ингибиторы, т. е. вещества, которые количественно в реакции не расходуются, но влияют на ее механизм и тем самым на значение энергии активации Е. От Е зависят значение константы скорости реакции к и, следовательно, скорость реакции. Допустим, что некоторая реакция идет при температуре 1000 К и Е[ = 76 кДж, т. е. [c.165]

Исследуя влияние давления на скорость реакции, нужно помнить о том, что стехиометрические уравнения большинства химических реакций не отражают их механизма и в действительности превращение проходит как несколько следующих одна за другой простых реакций разного порядка. В качестве примера можно использовать реакцию синтеза метанола СО + 2Нг = СН3ОН, которая протекает не как реакция третьего порядка, а, вероятно, как две последовательные реакции второго порядка. Поскольку влияние давления на скорость реакции меньше в случае реакций более низкого порядка, теоретическое предвидение такого влияния не может быть основано на стехиометрическом уравнении реакции. Если механизм процесса неизвестен, то обязательно нужно определить порядок кинетического уравнения экспериментальным путем. [c.235]

Развитие представлений о кинетике химических реакций. Классическая кинетика, основываясь на законе действующих масс и на законе распределения Максвелла — Больцмана, создала фундаментальные -количественные зависимости скорости протекания химических реакций от таких основных параметров, как концентрация реагирующих веществ, температура и давление процесса. При этом сохранялось представление о чисто молекулярном механизме протекания реакций, описываемом обычными стехиометрическими уравнениями. Установленные количественные зависимости были подтверждены многими экспериментальными наблюдениями. Вместе с тем одновременно накапливались и такие экспериментальные факты, которые эти зависимости уже не в состоянии было описать. Наблюдались химические реакции, протекавшие или значительно медленнее, или значительно быстрее, чем это вытекало из установленных соотношений. Понадобилось дальнейшее развитие кинетических представлений, отчасти связанных с некоторой детализацией простейшего молекулярного механизма, а в основном—с переходом на так называемый цепной механизм реакций, в котором основную роль играют [c.53]

Значительное внимание в литературе [15, 17] уделено изучению механизма реакции восстановления окиси азота водородом на мелкодисперсной платине Общее стехиометрическое уравнение этого процесса не позволяет судить, идет ли эта реакция на поверхности платины (каталитический путь), либо протекает сопряженная химическая реакция, т е. компоненты реагируют не друг с другом, а каждый из них реагирует с металлом на границе раздела металл — раствор, где и происходит перенос электронов [c.140]

Стехиометрическое уравнение химического превращения в большинстве случаев не отражает его механизма — совокупности двух, трех, многих простых реакций с участием частиц-реагентов и образующихся из них промежуточных веществ. [c.20]

Для неэлементарных реакций, когда стехиометрические уравнения не отвечают -истинному механизму химического превращения, необходимо [c.81]

Простые реакции преимущественно моно- или бимолекулярные. Одновременное столкновение более чем трех молекул маловероятно. Молекулярность реакции можно связать со стехиометрическим уравнением, когда оно точно отражает механизм реакции, т. е. в случае простых реакций. Например, синтез иодистого водорода H2+I2 —2HI протекает как бимолекулярный акт химического взаимодействия. Стехиометрическое уравнение этой реакции соответствует ее действительному одноэтапному ходу, и на его основе можно определить молекулярность реакции. В случае синтеза хлористого водорода стехиометрическое уравнение типа Нг + СЬ = = 2НС1 не отражает механизма этого многоэтапного процесса. Основываясь на данном уравнении, нельзя определить молекулярность простых реакций, представляющих собой последовательные этапы синтеза хлористого водорода, [c.207]

Кинетическое уравнение и механизм реакции. Разницу между действительным механизмом химической реакции и математическим его описанием в виде кинетического уравнения можно объяснить на примере разложения азотного ангидрида N265. В соответствии с результатами исследований многие авторы рассматривают разложение N265 как реакцию первого порядка, что противоречит стехиометрическому уравнению [c.210]

Молекулярность определяется числом частиц, одновременно взаимодействующих в элементарном акте. Для простых реакций идущих в одну стадию, молекулярность рав1на числу молекул ис ходных веществ, определяемому стехиометрическим уравнением Если реакция идет в несколько стадий, то молекулярность при писывают каждой из них. Таким образом, для определения мо лекулярности необходимо знать механизм химической реакции Известны MOHO-, би- и тримолекулярные реакции. Примером мо номолекулярных реакций могут служить реакции изомеризации (внутримолекулярной перегруппировки), термического разложения [c.209]

Систелш линейных однородных уравнений имеет бесконечное число решений и выделить их, вообще говоря, не представляется возможным. Больший интерес представляет установление числа независимых решений (химических реакций), чтобы построить полную систему конкурирующих механизмов сложной реакции. Число независимых реакций определяется в соответствие с обобщенным стехиометрическим правилом Гиббса, а именно z = N — [c.450]

Число молекул, вступающих в элементарный акт (отдельная ступень) химической реакции, происходящей за одно столкновение реагирующих молекул, называется молекулярностью реакции. Поэтому молекулярность реакции не может быть не-целочис ленной. Известны мономолекулярные, бимолекулярные и, как редкое исключение, тримолекулярные реакции. Порядок же реакции, будучи результатом взаимоналожения кинетических закономерностей (и молекулярностей) отдельных ее стадий, может быть и нецелочисленным и не совпадать ни с суммой стехиометрических коэффициентов химического уравнения реакций, ни с молекулярностью отдельных ее элементарных стадий. Порядок реакции отраясает суммарную кинетическую зависимость скорости всей многостадийной реакции от концентрации реагирующих веществ, а молекулярность — механизм элементарных стадий сложного процесса. Поэтому порядок и молекулярность совпадают лишь для простых по механизму реакций. [c.237]

Большинство химических реакций сложны, т. е. они протекают не так, как пишутся их стехиометрические уравнения, а через механизмы, состоящие из нескольких элементарных реакций. Большую роль в некоторых из этих механизмов играют образующиеся при постороннем воздействии на систему или в ходе самой реакции активные частицы — атомы или радикалы. Радикалы, обладая ненасыщенной валентностью, легко вступают во взаимодействие с реагирующими молекулами, которое требует обычно малой энергии активации и может пройсходить при сравнительно низких температурах. [c.310]

Как видно из уравнения (3.33), стехиометрические числа определенным образом (через стехиометрические коэффициевты стадий) связаны со стехиометрическими коэффициентами итоговых уравнений (3.30). Таким образом, итоговые стехиометрические уравнения через маршруты реакций связаны с механизмом сложного химического процесса. [c.149]

Кинетическое Зфавнение химической реакции (с учетом механизма реакции) может быть получено только в результате экспериментального изучения реакции и не может быть выведено из стехиометрического уравнения суммарной реакции. При обсуждении механизмов реакций принято различать реакции по их молекулярности, т.е. по числу молекул, участвующих в каждом элемен-тлрном акте взаимодействия. По этому признаку различают реакции мономолекулярные, бимолекулярные и тримолекулярные. [c.89]

Реакции третья и четвертая выражают ]5заимодействпе полученных в первичных реакциях окислов углерода (СО и СО2) с кислородом и углеродом и называются вторичными. Стехиометрические уравнения (2. 3) имеют лишь формальное значение и необходимы для расчета состава исходных веществ и продуктов реакции. Они не выражают действительного механизма очень сложных химических нревращени1г, скрытых под этими общими схемами. [c.38]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология