Перенос вещества в многостадийной реакции

Предположим, что на электроде протекает многостадийная реакция, включающая последовательный перенос п электронов, с одной лимитирующей одноэлектронной стадией, причем этой стадии предшествуют пг стадий разряда — ионизации. Наличие одной лимитирующей стадии означает, что для всех других стадий наблюдается равновесие между вступающими и возникающими в результате протекания этих стадий веществами. Примем также, что медленная стадия должна повториться V раз, прежде чем образуется одна частица конечного продукта. Величина V для процесса с одной лимитирующей стадией называется стехиометрическим числом. Суммарную схему рассматриваемого процесса в общем виде можно представить следующим образом [c.329]

Гетерогенными называются реакции между веществами, находящимися в различных контактирующих фазах, например окисление металлов, травление металлов и полупроводников жидкими травите-лями, горение твердого и жидкого топлива и т. д. Особенность этих процессов — сложность и многостадийность. В них есть стадии переноса веществ. Сначала переносятся реагирующие вещества к поверхности раздела фаз. Вторая стадия — сама химическая реакция, [c.49]

Гетерогенными называются реакции между веществами, находящимися в различных контактирующих фазах, например окисление металлов, травление металлов и полупроводников жидкими травителями, горение твердого и жидкого топлива и т. д. Особенность этих процессов — сложность и многостадийность, В них есть стадии переноса веществ. Сначала переносятся реагирующие вещества к поверхности раздела фаз. Вторая стадия — сама химическая реакция, третья — отвод продуктов реакции из реакционной зоны. Так как скорости всех стадий пропорциональны поверхности раздела фаз, то скорость гетерогенной реакции зависит от отношения поверхности к объему. Общая скорость определяется скоростью наиболее медленной стадии. Если же скорости отдельных стадий близки друг к другу, то более быстрые стадии могут оказывать влияние на скорость более медленной. [c.60]

Перенос вещества и тепла зависит от условий взаимодействия фаз (скоростей и направлений потоков, конфигурации поверхностей) и их транспортных свойств (коэффициентов диффузии, теплопроводности, вязкости). Условия реакции есть результат перераспределения концентраций и температур вследствие одновременного протекания химической реакции и явлений переноса, т. е. гетерогенный процесс является многостадийным. Условия реакции можно выразить через условия процесса, которые заданы или известны, которые можно измерять или наблюдать . [c.64]

Таким образом, гетерогенные реакции отличаются сложностью и многостадийностью, которые обусловлены процессами переноса веществ. Наряду с этим и само химическое превращение также в большинстве случаев не протекает в одну стадию. Гетерогенные реакции состоят, по крайней мере, из трех стадий , переноса веществ к поверхности раздела двух сред, т. е. к реакционной зоне, химического превращения и отвода продуктов превращения из зоны реакции. Так как гетерогенные реакции происходят па поверхности раздела, то их скорости зависят от величины этих поверхностей. Поэтому, чем больше отношение поверхности реагирующего тела к его объему, тем выше скорость реакции. Так, рафинирование жидкой стали синтетическими шлаками завершается за несколько минут вследствие того, что струя металла при падении через расплавленный шлак дробится на мельчайшие капли. Поверхность таких капель в тысячи раз больше, чем поверхность соответствующего объема жидкого металла в ванне мартеновской печи. [c.183]

Статья Вейса посвящена полифункциональному катализу, т. е. сложным гетерогенно-каталитическим процессам, в которых отдельные стадии катализируются различными веществами или разными центрами поверхности. Хотя общие представления о смешанных катализаторах и о сложных процессах имеются уже сравнительно давно, разработка теоретических вопросов в этой области началась и у нас, и за рубежом лишь недавно. В настоящее время это направление теоретических и прикладных работ — одно из важных и многообещающих. Поэтому представляет значительный интерес сделанная Вейсом попытка в известной мере систематизировать материал, более точно сформулировать ряд понятий, выявить некоторые кинетические и термодинамические закономерности и рассмотреть с этих позиций отдельные конкретные процессы. В этой статье освещаются вопросы о промежуточных соединениях и квази-промежуточных продуктах, о переносе вещества в многостадийной реакции, о селективности полифункциональных катализаторов, термодинамике стадийных процессов. Из отдельных процессов рассмотрены изомеризация и гидрокрекинг парафиновых углеводородов, реформинг нефтяных фракций, дейтероводородный обмен у углеводородов. [c.5]

Г. Перенос вещества в многостадийной реакции [c.17]

Относительная нечувствительность этого типа диффузионного критерия к форме частиц и к предположению о кинетике обсуждалась в связи с проблемой макроскопической диффузии реагента по гранулам катализатора [7]. Условие (15) является общим критерием порядка величины, определяющим физические условия контакта между компонентами системы в случае отсутствия торможения переноса вещества. Оно определяет требование, необходимое для реализации формальной кинетики многостадийных реакций. [c.21]

Промежуточные вещества здесь являются частицами газовой фазы, связывающимися с компонентами катализатора в результате переноса веществ последний подчиняется законам диффузии в газовой фазе в соответствии с принципами и характеристиками, рассмотренными в предыдущих разделах. Эксперименты с физически различными каталитически активными веществами или компонентами являются наиболее прямым путем проверки и изучения истинных механизмов многостадийных реакций. [c.32]

ОТ Друга ферментативные системы, участвующие в той же многостадийной реакции, нам следует использовать критерий смешения, как в разделе II, Г. Если сделать допущение, что ферментативные системы должны находиться внутри биологической клетки, то при таком расчете будет найден максимально возможный размер клетки в отсутствие гидродинамических возможностей для переноса вещества внутри нее. [c.62]

Основные принципы расчета реакторов для гетерофазных процессов в системе газ - твердое тело. Особенностью кинетики гетерогенных процессов и, в частности, процессов в системе газ - твердое тело является их многостадийность - обязательное наличие наряду с одной или несколькими чисто химическими стадиями (т.е. одной или несколькими химическими реакциями) стадий, которые можно было бы назвать физическими (при их протекании не происходит химических превращений). Последние связаны с переносом вещества от одной фазы к другой, причем концентрация вещества в разных фазах (или в ядре фазы и на поверхности раздела) различная. Разность концентраций является движущей силой этих процессов переноса (диффузионных). В общем случае скорости отдельных стадий, составляющих гетерогенный процесс, могут существенно различаться и по-разному зависеть от изменения параметров технологического режима. Например, температура неодинаково влияет на скорости химической реакции и переноса веществ за счет диффузии. [c.653]

Взаимодействие любого неметаллического материала со средой аналогично коррозии металлов является гетерогенным процессом, отличающимся сложностью и многостадийностью. Основными стадиями его являются перенос (транспорт) компонентов агрессивной среды в место взаимодействия (в реакционную зону) непосредственное взаимодействие компонентов среды с веществами, образующими материал (реакция) отвод (перенос) образовавшихся продуктов реакций из реакционной зоны. Каждая из перечисленных стадий состоит, как правило, из последовательно- [c.11]

Отличительной особенностью коррозионных процессов является их сложность и многостадийность. Обычно коррозионный процесс состоит по меньшей мере из трех основных стадий 1) переноса реагирующих веществ к поверхности раздела фаз — к реакционной зоне 2) собственно гетерогенной реакции 3) отвода продуктов реакции из реакционной зоны. Каждая из этих основных стадий может в свою очередь состоять из элементарных стадий, протекающих последовательно и параллельно. [c.11]

В подавляющем большинстве случаев запись процесса не отражает истинного пути реакции. Это относится даже к тем реакциям, которые выражаются сравнительно простыми стехиометрическими уравнениями. Почти все они являются сложными многостадийными процессами, т. е. осуществляются в результате одновременного (или последовательного) протекания нескольких простых реакций при этом продукты промежуточных стадий обычно быстро расходуются и поэтому присутствуют в небольших количествах, Стадиями реакций могут быть не только химические процессы, но, и, например, переход вещества из объема фазы к ее границе, на которой протекает реакция, или перенос продуктов взаимодействия от этой поверхности в объем. Скорость подобных процессов определяется темпом диффузии. [c.102]

Скорость химической реакции в значительной степени зависит от того, в каких условиях реагируют между собой вещества — в средах гомогенных или гетерогенных. Отличительной чертой всех гетерогенных процессов является не только их сложность, но и многостадийность. Как правило, любая гетерогенная реакция состоит по меньшей мере из трех последовательных стадий. Первая стадия включает перенос реагирующих веществ к поверхности раздела фаз, т. е. к зоне реакции. Второй стадией является собственно сама химическая реакция. Третья заключается в отводе продуктов реакции из зоны, где эта реакция происходит. Скорость гетерогенной реакции прямо пропорциональна степени дисперсности и реагирующего вещества (опыт 37). Она также зависит от состояния реагирующих веществ, например, от предварительной механической обработки материала (опыт 38). [c.85]

Отличительной чертой всех гетерогенных процессов является не только их сложность, но и многостадийность. Как правило, любая гетерогенная реакция состоит по меньшей мере из трех стадий. Первая стадия — это перенос реагирующих веществ к понерхности раздела фаз, т. е. к зоне реакции. Второй стадией является собственно сама химическая реакция. Третья заключается в отводе продуктов реакции из зоны, где эта реакция происходит. [c.170]

Любая электрохимическая реакция представляет собой сложный многостадийный процесс. В самом деле, реагирующее вещество из объема раствора должно вначале подойти к поверхности электрода (стадия массопереноса)f затем войти в двойной электрический слой (стадия адсорбции), а после непосредственно электрохимической стадии переноса заряда через границу электрод/раствор (стадия разряда— ионизации) продукты реакции должны десорбироваться с поверхности электрода и уйти в объем раствора (стадии десорбции и массопереноса). Во многих случаях электрохимическую реакцию сопровождают стадии химического превращения реагирующих веществ и (или) продуктов реакции, которые могут протекать как в объеме раствора вблизи электрода (гомогенные химические стадии), так и на поверхности электрода в адсорбционном слое (гетерогенные химические стадии). Кроме того, если в электрохимической реакции участвуют твердые или газообразные вещества, то процесс осложняется стадиями образования или разрушения новой фазы (например, процессы электроосаждения и электрорастворения металлов, электролиз воды и др.). [c.212]

Для гетерогенных процессов характерна многостадийность. Для установления механизма химической реакции необходимо знать все ее отдельные стадии, а также получить сведения о том, какая из них самая медленная. В гетерогенных процессах скорость в большинстве случаев определяется скоростью переноса исходных веществ к зоне реакции и конечных продуктов из этой зоны путем диффузии или конвекции. [c.159]

Реакции, в которых реагирующие вещества находятся в разных фазах, называются гетерогенными, К гетерогенным принадлежит большинство металлургических реакций восстановление руд, выплавка чугуна и стали, а также реакции при термической и химикотермической обработке сплавов. В отличие от гомогенных, где превращение может происходить при столкновении молекул в любой точке объема в гетерогенных реакциях оно осуществляется только на поверхности раздела между фазами. Такие реакции связаны с переносом реагентов из объема фаз к поверхности, где совершается химическое превращение, и отводом от нее продуктов реакции, т. е. они являются многостадийными. Отличительная особенность гетерогенных реакций заключается в зависимости их скоростей от отношения между поверхностью фаз и их объемом. [c.252]

Сложность изучения кинетики реакции в системе с двумя фазами состоит в том, что реагирующие компоненты могут распределяться между обеими фазами и скорость протекания реакций в каждой будет определяться концентрацией этих компонентов. Кроме того, в гетерогенных условиях реакция начинается и в некоторой части протекает на поверхности раздела фаз. Реагирующие вещества должны подойти к поверхности раздела, а продукты реакции отойти от нее. Следовательно, в общем случае скорость диффузии, а также возможности ее увеличения имеют большое значение для хода реакции в гетерогенной среде. Скорость превращения зависит поэтому рт скорости переноса реагирующих веществ из различных фаз в зону реакции, скорости химической реакции и быстроты удаления продуктов реакции из реакционной зоны. Причем скорость такого многостадийного процесса превращения определяется скоростью наиболее медленно текущей стадии процесса и общая закономерность обусловливается, в большей или меньшей степени, соотношением скоростей составляющих процессов. [c.66]

При анализе закономерностей каталитических реакций возникает вопрос, обязательно ли они должны быть многостадийными (стадии переноса и растворения здесь мы из рассмотрения исключаем). Хотя расчленение на отдельные химические элементарные стадии кажется привычным, нельзя в принципе исключить возможность того, что каталитические реакции или некоторые из них в определенных условиях могут быть элементарными. Последнее означало бы протекание реакций через одну химическую элементарную стадию (без адсорбционных и десорбционных стадий), через одно единственное переходное состояние, в котором бы участвовала и поверхность катализатора. Тогда процесс осуществлялся бы путем образования активированного комплекса при взаимодействии исходных веществ с каталитической поверхностью и разложения его непосредственно в продукты реакции. [c.112]

Такая техника предусматривает проведение нескольких последовательных реакций (стадий многостадийного синтеза) без выделения промежуточных продуктов, т. е. путем введения реагентов, необходимых для осуществления очередной стадии, непосредственно в реаидаонную смесь, образующуюся после заверщения предыдущей стадии. Очевидны преимущества, достигаемые при использовании подобной техники это и экономия времени за счет отсутствия операций вьщеления, и отсутствие необходимости манипулирования с (возможно) нестойкими промежуточными продуктами, в том числе и с высокоактивными интермедиатами (типа енолятов), и отсутствие неизбежных механических потерь при переносе вещества из одного сосуда в другой (что особенно существенно при работе с микроколичествами). Разумеется, все это достижимо лищь в том случае, если условия проведения одной стадии согласуются с требованиями следующей стадрш (скажем, возможность использования одного и того же растворителя, и многое другое). Подобные связки последовательных реакций, осуществляемых в одном сосуде, без вьщеления, часто называют также тандемом реакций (хотя тандемом реакций называют и синтетический метод, основанный на связке из двух последовательных реакций, даже если они и осуществляются в двух сосудах, т. е. с традиционным вьщелением промежуточного продукта, получаемого в первой из них). [c.335]

Гетерогенные каталитические реакции относятся к числу сложных многостадийных процессов. Мы рассмотрим здесь химическую кинетику этих реакций, предполагая, что физические процессы переноса вещества и тепла в системе осуществляются значительно быстрее собственно каталитического процесса, т. е. наблюдаются закономерности, не искаженные влиянием этих макрокинетических факторов (вопросам макрокинетики посвящена глава VIII). Предполагается также, что каталитическая реакция протекает стационарно. [c.117]

Реакция восстановления кислорода до воды с помощью голубых медьсодержащих оксидаз является многостадийной и многосубстратной. Реакция включает процесс присоединения кислорода и перенос на кислород четырех электронов и четырех протонов. Если окисляемое вещество — субстрат реакции — представляет собой одноэлектронный донор, то схему процесса можно представить в виде [c.118]

Процессы переноса реагирующих веществ называются массопе-редачей — внешней пли внутренней. Скорость многостадийного процесса, как правило, определяется скоростью самой медленной стадии (подобно тому, как время доставки телеграммы завнсит от скорости движения почтальона). В шахте доменной печи происходит реакция восстановления закиси железа FeO (т)-ЬСО (r)=Fe (i)-f- [c.252]

Электрохимические превращения присутствующих в растворе электролита органических веществ включают яд стадий, таких, как доставка вещества к поверхности раздела электрод — электролит, адсорбция его на электродной поверхности,, перенос одного или нескольких электронов, десорбция образовавшихся частиц с поверхности электрода с одновременным или последующим превращением их в конечные продукты и отвод этих продуктов от поверхности электродау. Скорость всего. многостадийного процесса определяется наиболее медленными стадиями. При осуществлении процессов, протекающих на электродах с участием органических веществ, лимитирующей стадией чаще всего являетсй либо сама электрохимическая реакция, либо доставка вещества к поверхности электрода. [c.7]