Исследование простых реакций

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТЫХ РЕАКЦИИ [c.258]

При исследовании кинетики реакций весьма важен вопрос о выборе контролируемого параметра. В простых газо-жидкостных процессах, в которых хорошо изучены направления химических превращений (например, реакции гидрирования непредельных соединений или восстановления нитросоединений водородом), контролируемым параметром может служить давление. Процесс в этом случав проводят статически в изохорических условиях, а скорости реакций измеряют по скорости изменения давления в системе. Математическая обработка полученных результатов достаточно проста. Для сравнительно простых реакций можно применять адиабатический метод исследования кинетики [4—6], когда контролируемым параметром является только температура. Метод основан на определении скорости разогрева (охлаждения) адиабатического реактора и применим для сильно экзотермических (или эндотермических) реакций. Для его использования нужно знать тепловые эффекты реакций и теплоемкости реагентов и продуктов. Надо, однако, иметь в виду, что при применении чисто адиабатического метода всегда есть опасность непредвиденного изменения направления реакции по мере повышения температуры, что сразу затрудняет расшифровку полученных данных. Гораздо большую перспективу имеет применение для исследования каталитических процессов метода неизотермического эксперимента, где наряду с анализом веществ производится замер профиля температуры по длине слоя катализатора или по ходу опыта. [c.403]

В наших исследованиях такой подход использован для расчета теплот крупнотоннажных процессов нефтепереработки [7, 23]. Ниже показано, как на основе этого подхода находят теплоты процессов каталитического крекинга, платформинга, гидрокрекинга— гидроочистки и др. При этом используют термодинамические характеристики простых реакций для индивидуальных модельных веществ, представляющих реагенты и продукты, а также уравнения материального и теплового балансов. Тип реактора для определения теплоты процесса не имеет значения важно лишь, осуществляют процесс в изобарных или изохорных условиях, поскольку для реакций в газовой фазе АЯ и АН различны. Поскольку, однако, режим потока в промышленных реакторах близок к идеальному вытеснению, ниже использованы уравнения балансов для реакторов идеального вытеснения приводимые математические описания используют и для математического моделирования [7]. [c.134]

При исследовании простейших реакций типа [c.191]

ГИИ связей в комплексах и ее роли в реакциях металл — лиганд. Однако такие измерения значительно труднее и требуют постановки более сложных экспериментов, чем исследование простых реакций замещения молекулы воды в устойчивой гидратной оболочке иона металла. [c.64]

Квантовохимические исследования каталитических реакций в настоящее время не выходят за рамки простейших кластерных моделей, при этом активный центр моделируется одним-двумя атомами катализатора [16]. Применение подобных моделей особенно перспективно в случаях, когда объектом исследования является механизм каталитических реакций, однако неполноценное представительство в этих моделях самого катализатора как твердого тела снижает эффективность решения задач прогнозирования. В рамках данного подхода удается дифференцировать катализаторы весьма примитивным способом. По существу, катализатор характеризуется природой атома, выступающего в качестве адсорбционного центра. Качественные закономерности, выявление которых является предметом подобных исследований, иногда нужно установить, не проводя никаких расчетов. Таким образом, чрезмерное упрощение модели обесценивает квантовохимический прогноз, а ее усложнение и попытки адекватно передать твердотельные характеристики катализатора связаны с резким возрастанием вычислительных трудностей, и, следовательно, невозможностью изучать представляющие практический интерес сложные объекты. [c.62]

Какие параметры процесса надо варьировать при исследовании простой реакции A-f-Y-vB-f-Z на установках идеального вытеснения и полного смешения Как можно установить, что реакция тормозится продуктом В или Z [c.306]

Последовательная (консекутивная) реакция А В С является простейшим представителем важного класса процессов. При исследовании этой реакции снова удобно использовать в качестве зависимых переменных концентрации а, бис, уравнения для которых имеют вид [c.101]

Установим сначала, что представляют собой те величины, которые будут однозначно определять систему в каждый данный момент времени. Подобные исследования направлены на отыскание таких соотношений между этими величинами, знание которых в данный момент позволяло бы полностью предсказать свойства и состояние системы при дальнейшем развитии процесса. Так, например, в случае разложения иодистого водорода на молекулярный водород и иод (одна из хорошо изученных простых реакций) можно, зная начальные концентрации каждого из веществ, описать поведение системы в последующие моменты времени. Подобного рода изучение определяется как феноменологическое . При этом поведение и свойства системы описываются с помощью макроскопически наблюдаемых количественных величин, таких, как давление, температура, состав, объем и время. Этого оказывается достаточно для эмпирического описания реагирующих систем. Такого рода исследования обязательно должны предшествовать более углубленному изучению, Результаты исследований должны быть выражены с помощью общих [c.14]

В последнее время все большее распространение получает импульсный метод исследования гетерогенно-каталитических реакций [3]. Он имеет существенные преимущества в отношении быстроты эксперимента и малого количества реагентов для исследования. Однако ввиду нестационарности условий опыта и математической сложности явлений в эксперименте этот метод пригоден только для исследования кинетики простейших реакций. Гораздо в большей степени преимущества этого метода реализуются в исследованиях по подбору катализаторов. [c.403]

Для вычисления равновесий, прямое исследование которых в силу тех или иных соображений затруднено, пользуются методом комбинирования более простых реакций. Допустим, что необходимо рассчитать константу равновесия при некоторой температуре реакции диссоциации сульфида железа [c.243]

Определение механизма химической реакции является специальной задачей химической кинетики, которую решают, используя современные физико-химические методы исследования. В связи с этим в химической кинетике введено понятие о простой реакции — реакции, которая реализуется одними и теми же элементарными актами. Условно можно сказать, что в этом случае элементарный акт отражен уравнением химической реакции. Примерами простых реакций могут служить реакции переноса одного электрона между двумя различными ионами в растворе, например [c.54]

Подобные расчеты обычно выполняются методом анализа (т. е. классификации по различным состояниям) классических траекторий (см. 9) [213, 456, 464, 554]. Квантовые расчеты сечений имеются только для простейших реакций (см., например, [363, 570, 571] для реакции И -Ь Нз). Сравнение классических и квантовых расчетов для таких реакций, а также исследование многочисленных модельных линейных столкновений (см. [7, 382]) показывает, что квантовые эффекты существенны толы о вблизи порога реакции, где возможно туннелирование. Поскольку для реакций с участием более тяжелых атомов эти эффекты значительно меньше, можно полагать, что классический расчет сечений дает удовлетворительные результаты [456, 554]. [c.139]

Сталкиваясь с реальными расчетами и проектированием реакторов, неизбежно приходится спрашивать, какие факторы нужно учитывать и включать в нашу модель и какими можно пренебречь На эти вопросы могут ответить только здравый смысл и инженерная интуиция. Разумное решение, очевидно, требует знания необходимой степени точности предсказания (предварительное изучение возможности Детальная проектная рекомендация ) и надежности используемых сведений (нецелесообразно применять элегантные и мош,ные методы анализа, если известен лишь грубый порядок исходных данных) оба указанных фактора рассматриваются и уточняются в пределах доступных средств. Зачастую простая модель идеального потока вполне удовлетворительна. В таком случае при полностью исследованной кинетике реакции расчет является простым и проводится методами, описанными в главе V. [c.444]

Для получения кинетических. данных наиболее простой путь — осуществление изотермической р аботы интегральных конверторов, так как это ограничивает число переменных и облегчает интегрирование. Однако на практике изотермическая работа редко осуществляется, особенно для реакций с высокими тепловыми эффектами,вследствие ограничений в отводе тепла. Эти ограничения имеют большое значение, потому что плохой контроль за потоком тепла, приводящий к небольшим температурным градиентам в слое, может вызвать очень сильный эффект, поскольку скорость реакции экспоненциально зависит от температуры. При исследовании экзотермических реакций обычно применяют адиабатические трубные реакторы. Система температурного режима осуществляется таким образом, чтобы предотвратить утечку тепла через стенки реактора. Следовательно, профиль температур развивается вдоль длины реактора, размеры последнего зависят от теплоты реакции, теплоемкости реакционной среды и кинетики реакции. Полномасштабные заводские конверторы вследствие низкого соотношения поверхности и объема обычно работают адиабатически, и поэтому адиабатические- конверторы небольшого размера могут быть полезны для испытания на длительность пробега или для моделирования промышленной производительности. Эти конверторы могут работать либо на уровне полупромышленного масштаба, либо как пилотные установки. Адиабатические реакторы в настоящее время применяются для моделирования полномасштабных промышленных условий таких реакций, как высокотемпературная и низкотемпературная конверсия окиси углерода, реакция метанирования и синтез аммиака. [c.56]

Имеется весьма обширный экспериментальный материал для гомолитических и гетеролитических реакций в жидкой фазе, обобщение которого на основе принципа ЛСЭ оказалось весьма плодотворным [58—61]. При исследовании радикальных реакций в газовой фазе принцип ЛСЭ в виде (3.2) не получил столь широкого распространения. Одна из причин связана с тем, что в газофазных радикальных реакциях, как правило, участвуют сравнительно простые реагенты, поэтому введение заместителей или замена реагента может сильно изменить кинетическое поведение сравниваемых реакций [другими словами, интервал изменений величин л и г/ оказывается столь большим, что приближение (3.1) не применимо]. [c.44]

Исследования последних лет позволили внести значительную ясность в гипотетическую область гидрирования и объяснить с достаточной вероятностью хотя бы простейшие реакции. Большую роль в выяснении механизма гидрирования сыграли взаимные превращения о- и и-водорода, а также изучение водородного обмена при помощи дейтерия (Од). [c.427]

Другой важный фактор, способствующий развитию стационарной кинетики ферментативных реакций, — простота экспериментальных методов исследования этих реакций в стационарном режиме. Существенную роль играет также и то, что формально-кинетический анализ уравнений стационарной кинетики, основанный на решении систем линейных алгебраических уравнений, достаточно прост и хорошо разработан (см. [2—4]), а также гл. VI). [c.174]

С экспериментальной точки зрения нахождение константы скорости элементарного процесса является одной из самых фундаментальных задач. Эта задача решается без труда в случае простых реакций и неизмеримо усложняется в случае быстрых многостадийных процессов. За последние годы достигнут существенный прогресс в этом направлении, и исследование кинетики даже сложного процесса сегодня перестало быть камнем преткновения для исследователя. [c.3]

Одна из задач, которая возникает при кинетическом исследовании, заключается в выяснении, является ли реакция простой или сложной. Ниже перечислены кинетические признаки, по которым можно различить простую реакцию от сложной [c.50]

Современная химическая кинетика немыслима без применения разнообразных физико-химических методов исследования. Простые методы измерения скорости химических реакций позволили в свое время развить феноменологическую химическую кинетику. Использование новых методов исследования, позволивших изучать быстропротекающие процессы и лабильные промежуточные продукты, показало, что механизмы химических реакций являются весьма разнообразными и подчас достаточно сложными. Только изучая природу и свойства промежуточных продуктов, удается понять механизмы и закономерности химических реакций и научиться управлять ими. [c.3]

В инженерных исследованиях кинетики простых реакций часто пользуются следующим приемом. Вначале по результатам специально поставленных экспериментов находят величины порядков реакций VI, У2, vз. Затем при известных VI, V2, vз нетрудно определить и константу скорости к Т). Рассмотрим эти две задачи. [c.261]

Решение задач, связанных с отысканием оптимальных условий проведения химических реакций, несомненно играет важнейшую роль в общей организации химического производства, так как зачастую позволяет при этом же аппаратурном оформлении и тех же затратах сырья получить большой выход полезной продукции или повысить ее качество. Кроме того, химические процессы решающим образом влияют на > экономику производства, поэтому существенное значение приобретает экономически обоснованный выбор эксплуатационных параметров химических реакторов. В данном разделе изучены оптимальные условия для ряда простейших реакций, проводимых в различных аппаратах, с учетом разных экономических оценок эффективности процессов. При этом рассмотренные ниже примеры могут явиться иллюстрацией возможностей использования методов исследований функций классического анализа для решения частных задач оптимизации химических реакторов. [c.108]

Своеобразные свойства воды объясняются ее особой молекулярной структурой. Простая формула — Н2О — не выявляет нелинейной, асимметричной структуры ее молекулы, которую можно рассматривать как тетраэдр с атомом кислорода в центре и с двумя ядрами водорода и двумя парами электронов по углам. Полярная природа молекулы объясняет ее сильную тенденцию к образованию водородных связей и созданию структуры жидкой воды. В воде диссоциируют соли, кислоты и основания. Гидратные оболочки уменьшают притяжение ионов с противоположным зарядом. При любом изучении поведения бурового раствора главными объектами исследований являются реакции между поверхностями глинистых частиц и воды, а также влияние электролитов, растворенных в воде, на взаимо-, действие глины и воды. [c.446]

Обычно процессы, включающие взаимодействия между ионами, осуществляются с очень большой скоростью. Современные исследования скоростей подобных реакций показывают, что они протекают за промежутки времени, измеряемые в миллисекундах и даже в микросекундах. Одной из проблем экспериментального исследования таких реакций является необходимость достаточно быстрого перемешивания двух реагентов. В том, что реакции между ионами протекают столь быстро, нет ничего удивительного, так как простые ионные частицы, например Ag и С1 , несут на себе электрические заряды, обладающие ненаправленным действием. Иными словами, электрическое поле, создаваемое вокруг каждого иона, действует равномерно во всех направлениях, и поэтому кулоновские силы притяжения между двумя простыми ионами с зарядами противоположного знака не зависят от ориентации этих ионов. По этой причине сближающиеся ионы с зарядами противоположного знака способны притягиваться и вступать в реакцию друг с другом без какой-либо предварительной взаимной ориентации. [c.224]

Способность органических веществ вступать в химические реакции чрезвычайно разнообразна. Присоединение атома галогена к двойной угле-род-углеродной связи представляет собой быструю и легко протекающую реакцию, а замещение атома водорода атомом галогена протекает с трудом. Легко отделить кислотный остаток от спиртового фрагмента в сложном эфире, но намного труднее разорвать два атома углерода, связанные простой связью. Главным критерием возможности быстрого протекания реакции является легкость, с которой разрываются одни связи и образуются новые связи. Поэтому основной целью исследования механизмов реакций, является поиск достоверных объяснений постадийного разрыва и образования связей в ходе органический реакций. [c.465]

Метод молярных отношений [56, 345] является наиболее общим приемом исследования прочных комплексов. Сущность метода заключается в установлении зависимости А (или АЛ) от концентрации одного из компонентов при постоянной концентрации второго компонента и наоборот. Зависимость Л (АЛ) от r/ при постоянной концентрации Сд (кривая насыщения) изображена на рис. 8.3. Точка излома на кривой отвечает отношению стехиометрических коэффициентов, которое равно отношению концентраций реагирующих компонентов в точке Хх, g — абсциссе точки эквивалентности. Если точка излома на кривой насыщения наблюдается нечетко, ее определяют экстраполяцией прямолинейных участков кривой до взаимного пересечения (см. рис. 8.3). При исследовании простейших реакций-типа М + R <ГГ> 7vlR или тМ + R MmR [c.245]

Рассмотрим два примера. Первый пример — исследование связывания лиганда ферментом в ходе иекатализируемой реакции. При этом могут произойти два физических события связывание и индуцируемое лигандом конформационное изменение фермента. Чтобы установить число промежуточных стадий и определить соответствующие им константы скорости, прежде всего необходимо определить число времен релаксации и найти их концентрационную зависимость. В идеальном случае число времен релаксации будет равно числу стадий данной реакции. Если найдено даже одно время релаксации и его концентрационная зависимость нелинейна, это может означать, что процесс протекает в две стадии [например, уравнения (4.71) и (4.74)], Далее стоит воспользоваться несколькими физическими методами (например, исследовать флуоресценцию и поглощение лиганда и белка), поскольку некоторые стадии могут быть выявлены только с помощью одного из этих методов. В ходе рассматриваемой реакции могут протекать и другие физические процессы, например отдача или присоединение протона или изменение степени агрегации белка. В первом случае весьма полезен еще один метод — измерение pH, для чего можно использовать просто цветные индикаторы. Агрегация осложняет кинетические исследования, однако ее можно обнаружить и количественно охарактеризовать, что также даст дополнительную информацию. Для исследования простых реакций релаксационные методы часто оказываются эффективнее струевых, поскольку позволяют изучать более быстрые процессы. Однако иногда метод остановленной струи более ценен, например, при исследовании процессов, слишком медленных, чтобы применять метод температурного скачка. Кроме того, некоторые эксперименты (такие, как исследование влияния сильных изменений pH) можно осуществить только в том случае, если использовать методы, включающие быстрое смешивание реагентов (хотя небольшого изменения pH можно добиться, применив метод темпера- [c.151]

Это положение в последние годы резко изменилось в связи с исследованием быстрых реакций, скорости которых соизмеримы со скоростями релаксационных процессов. Обнаруженные уже сравнительно давно ограничения формальной химической кинетики, оперирующей понятиями полных концентраций реагирующих компонент газа, оказалось необходимым устранить путем перехода к более детальному описанию. Это описание трактует элементарную реакцию как совокупность элементарных процессов, а простое кинетическое уравнение элементарной реакции заменяет уравнениями тина обобщенного уравнения Больцмана. Кинетическими параметрами при таком описании служат пс константы скорости, а сечения элементарных процессов другими словами, в основе этой схемы лежит динамика элементарного акта MOHO-, би- или тримолекулярного процесса. Такой подход позволяет /юстичь, ве цели. [c.3]

Из сказанного ясно, что метод исследования судативных реакций при помощи нагрева, хотя приниГипиально достаточно прост, должен применяться во множестве модификаций для разных типов битумов, используемых в технике, температура размягчения которых колеблется в широких пределах. Так, в промышленности кровельных материалов судативные реакции между умеренно низкоплавким слабоокисленным пропиточным битумом и твердым глубо-коокисленным покровным битумом можно наблюдать практически при помощи эксперимента одного типа, так как покровный битум (если он не полностью совместим с пропиточным) почти всегда эксудативен по отношению к пропиточному. Для такой комбинации битумов достаточно приемлем метод определения эксудации, разработанный в 1930 г. и опубликованный спустя 8 лет [2, 3]. Он состоит в том, что расплавленный покровный битум разливают тонким слоем на очищенную тонкую пластину. Затем его посыпают сверху тонким, равномерным слоем талька, прошедшего через сито с диаметром отверстий 0,048 мм, а на этот слой помещают небольшую каплю расплавленного пропиточного битума. Пластину с битумами помещают в термостат, где ее выдерживают 3 сут при 43 °С (или несколько выше для более высокоплавких пропиточных битумов). [c.101]

Литература по гидролизу сложных эфиров обширна, однако все попытки объяснить гидролиз простой реакцией обменного разложения или ионизации не приводили к удовлетворительным результатам и не выяснили механизм влияния катализаторов. Первые исследования механизма реакции гидролиза относятся к началу нынешнего столетия. Интерес представляют исследования Штиглица (1908 г.), который считал, что всякий сложный эфир может реагировать как слабо диссоциированное оксониевое основание, спо- [c.547]

Н. Н. Семенов рассмотрел основные вехи из истории учения о химическом процессе и обратил внимание на то резкое различие, которое существовало между первым периодом развития формальной. оимичеокой кинетики, когда химики искусственно ограничивали поле своих исследований изучением реакций, подчиняющихся простым закономерностям , и последующими периодами, которые характеризовались включением в орбиту исследований все новых термодинамических, гидродинаМ1ических и кинетических факторов, таких, как влияние стенки реактора, примесей, теплоты от экзотермических реа кций, — словом всего того, что отличает реальные процессы от их приближенных идеальных моделей. Нобелевскую лекцию Н. Н. Семенов закончил выводами, подчеркивающими значение исследований в области учения о химическом процессе для развития химической технологии, в частности, для совершенствования способов химической переработки неф пи — окисления и крекинга углеводородов, дегидрогенизации, получения полимеров. Я убежден, — заявил он в заключение, — что необходимо развивать и ускорять работу по изучению механизма различных типов химических реакций. Вряд ли без этого можно существенно обогатить Х1имиче0кую технологию, а также добиться решающих успехов в биологии. Естественно, что на этом пути стоят огромные трудности. Химический процесс есть то основное явление, которое отличает химию от физики, делает первую более сложной наукой. Создание [c.147]

В 1980 г. Буассонад и Де Кеппер [16] опубликовали интересные результаты исследования рассматриваемой реакции наличие простых и сложных колебаний концентрации молекулярного иода, запись которых представлена на рис. 5 вместе с простым предельным циклом для этой системы. [c.15]

При проведении кинетического эксперимента в периодическом реакторе (см. рис. 33—35) и в специальных установках для исследования кинетики простых реакций (см. рис. 46—48) важно правильно зафиксировать нулевую (начальн то) точку отсчета времени. При иссчедовании реакций в растворах обычно термоетатируют осн(шную массу исходных реагентов в условиях, когда реакция не идет (без катализатора или в отсутствие одного из реагентов). [c.85]