Скорость превращения веществ, скорость реакций и кинетические уравнения

СКОРОСТЬ ПРЕВРАЩЕНИЯ ВЕЩЕСТВ, СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ Н КИНЕТИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ [c.47]

Для гетерогенных реакций увеличение поверхности раздела фаз при сохранении объема системы приведет как к увеличению превращения реагирующих веществ в единицу времени, так и к возрастанию скорости процесса. Поэтому для гетерогенных реакций скорость процесса целесообразно определять на единицу реакционной поверхности. Для гетерогенной реакции А->аВ можно записать следующее кинетическое уравнение [c.91]

Для определения времени нагрева т (с) при соответствующей степени превращения вещества в первом приближении можно использовать кинетическое уравнение константы скорости реакций к термического крекинга углеводородов. [c.53]

Уравнения, описывающие зависимость скорости превращения веществ или реакции от концентраций реагентов, температуры, давления, состояния катализатора и других воздействий на них, называют кинетической моделью реакции, или кинетическими уравнениями. [c.10]

Диффузионный и кинетический режимы реакций. Для расчета газожидкостных реакторов и выбора их эксплуатационных характеристик важное значение имеет режим протекания медленной реакции. С целью установления условия перехода реакции из кинетического режима в диффузионный рассмотрим скорости превращения веществ, реагирующих в соответствии с уравнением (11.44). [c.35]

Формальная кинетика рассматривает процесс, не интересуясь механизмом реакции, чисто количественно описывает результат всех стадий, всех превращений, результат всей реакции в целом. Поэтому конечной задачей формальной кинетики является составление уравнения для расчету константы скорости данной реакции, т. е. уравнения, позволяющего в любой момент времени рассчитать скорость реакции как функцию концентрации. Для этого необходимо определить порядок реакции по отнощению к каждому из реагирующих веществ, составить дифференциальное уравнение для скорости реакции и проинтегрировать его. Составление дифференциального кинетического уравнения — задача физико-химическая, требующая знания порядка реакции. Интегрирование дифференциального уравнения — задач а чисто математическая. [c.14]

При различии скоростей диффузии разных компонентов, очевидно, это выражение относится к наиболее медленно диффундирующему. Как видно, независимо от истинных кинетических закономерностей реакции скорость процесса здесь формально описывается уравнением первого порядка, константа скорости которого может быть рассчитана из значений диффузионных критериев. Для скорости превращения вещества в единице объема катализатора во внешне-диффузионной области Боресков [605] дает вырал<ение [c.298]

Скорость разложения определяется скоростями трех процессов скоростью химической реакции или фазового превращения, скоростью отвода газообразных продуктов и скоростью десорбции с внешней поверхности. Скорость процесса в целом всегда определяется его наиболее медленной стадией. При невысоких давлениях десорбция происходит гораздо быстрее, чем два первых процесса, т. е. скорость процесса будет определяться скоростью, химической реакции (фазового перехода) и скоростью диффузии газообразных продуктов внутри материала в том случае, если лимитирующей стадией процесса является диффузия, то говорят, что сам процесс разложения протекает в диффузионной области. Чаще всего он описывается уравнением реакции первого порядка, так как скорость диффузии прямо пропорциональна концентрации вещества в объеме. В диффузионной области кинетика процесса не имеет ничего общего с истинной кинетикой гетерогенных химических реакций если же скорость химических реакций значительно меньше скорости диффузии, то скорость процесса в целом будет определяться скоростью собственно химической реакции. В этом случае процесс разложения протекает в кинетической области и описывается уравнением химической кинетики той реакции, которая протекает на поверхности. Поскольку при понижении [c.37]

Метод начальных скоростей. Этот метод основан на использовании кинетических данных для начального или равновесного (для обратимой реакции) состояния реакционной системы, когда степень превращения исходного вещества и образования конечных продуктов составляет ничтожную величину. В этом случае при отыскании константы скорости реакции может быть применено упрощенное уравнение скорости реакции, в которое входят только начальные концентрации исходных веществ. [c.145]

Как следует из зависимости (УП1-168), скорость превращения, состоящего из двух последовательных этапов —диффузии исходного вещества к межфазной поверхности и химической реакции первого порядка на этой поверхности, можно также выразить кинетическим уравнением первого порядка относительно концентрации исходного вещества в ядре потока. Тогда константа скорости [c.247]

У-11. Гомогенную реакцию Л 3/ проводили в опытном реакторе, представляющем собой трубу диаметром 0,0254 м и длиной 1,8 м, при температуре 350 С, давлении 5 ати скорости подачи исходного вещества 31 10" мУсек. Реакция протекала в газовой фазе в соответствии с кинетическим уравнением второго порядка. В этих условиях достигнута степень превращения 60%. [c.127]

Количественный анализ состава реакционной смеси. Если известны уравнения скорости для индивидуальных реакций, то можно расчетным путем найти состав с еси полученных продуктов и необходимый размер реактора. Рассмотрим приведенные выше реакции и соответствующие кинетические уравнения (VII, ) и (VII,2). Обозначим через ф долю вещества А, претерпевшую за некоторый промежуток времени превращение в вещество Я. Величина ф может быть определена как мгновенная избирательность процесса, т. е. г я асц ас к [c.169]

Разнообразие комбинаций различных физических и химических явлений, сопровождающих, реакции в смесях твердых веществ, предопределяет сложность и многообразие кинетических закономерностей, которым подчиняются эти реакции. В каждом отдельном случае скорость реакции зависит от ее механизма и определяется закономерностями изменения скорости лимитирующей стадии процесса. В разных процессах, а также на разных стадиях и при неодинаковых условиях протекания одного и того же процесса могут иметь силу различные кинетические закономерности. Это исключает возможность использования для описания скорости превращений при обжиге каких-либо единых обобщенных уравнений. [c.347]

Растворитель оказывает часто каталитическое действие, способствуя путем сольватации разделению ионов. Таким образом, растворитель благоприятствует спонтанной ионизации веществ в мономолекулярных реакциях и отрыву иона, отщепляющегося в переходном состоянии, при бимолекулярных реакциях. Примером может служить получение четвертичного производного пиридина при помощи бромистого метила в бензольном растворе (а), когда прибавление метилового спирта ускоряет превращение, которое при этом начинает подчиняться кинетическому уравнению третьего порядка, так как скорость становится пропорциональной концентрации пиридина, бромистого метила и метилового спирта. Действие метилового спирта здесь является в подлинном смысле каталитическим, так как он не участвует в реакции, а только способствует лабилизации связи С—Вг, сольватируя ион брома (б). Подобные эффекты часто наблюдаются при некоторых синхронных электронных переходах (см. стр. 327). [c.546]

ГИИ лежит расширенное воспроизводство микробных клеток и получение продуктов метаболизма (превращения поступающих в клетку веществ в конечные продукты). Скорость биохимического превращения определяется биохимическими процессами в клетке и развитием их популяции. Протекает множество ферментативных реакций, изученных еще не в полном объеме, тем не менее, в основные фуппы клеточных процессов можно объединить превращения, определяющие рост и размножение (отпочкование) клеток, утилизацию субстрата (питательной среды для них), образование продуктов метаболизма. Для объяснения структуры кинетического уравнения приведем его пример. [c.81]

Влияние начальной концентрации Со на процесс в реакторе оценим по двум показателям. Один из них - интенсивность процесса, т. е. количество вещества, претерпевающего превращение в реакторе. Скорость реакции увеличивается с концентрацией (для тех кинетических уравнений, которые здесь рассматриваются, - вида г = кС ). С увеличением С (и Со) количество превращаемого вещества, интенсивность процесса будут возрастать. [c.116]

Пористая структура катализатора оказывает влияние не только на скорость, но и на селективность процесса. Как и в случае внешнедиффузионного торможения, если побочная реакция представляет собой параллельное превращение исходного вещества, то селективность зависит от вида кинетических уравнений основной и побочной реакций. Диффузионное торможение в большей степени снижает скорость той параллельной реакции, скорость которой быстро уменьшается с глубиной превращения. Так, например, если основная реакция первого порядка, а побочная реакция - второго, то при наложении диффузионного торможения наряду с уменьшением общей скорости будет возрастать селективность. Если же порядок побочной реакции в отношении основного реагирующего вещества меньше, чем порядок основной реакции, то селективность уменьшается. [c.684]

При обработке кинетических закономерностей, по-л> ченных при исследовании химических процессов в режиме идеального вытеснения для одномерного потока, необходимо учитывать перемещение веществ вдоль оси реактора. Поэтому в уравнение, устанавливающее взаимосвязь между скоростью реакции и химическими превращениями сореагентов, помимо времени необходимо вводить дополнительный параметр — координату пространства. Как правило, реактор идеального вытеснения имеет цилиндрическую форму, и в реакторе отсутствует перемешивание слоев при их движении по реактору. Если длина реактора /, то общее уравнение динамики гомогенного химического процесса для вещества А/ может быть представлено в виде [c.342]

В границах I этапа, до образования ассоциата из смол и асфальтенов, наблюдается накопление кислородсодержащих веществ со скоростью, равной скорости реакций, обеспечивающих расход масел. После образования ассоциата они с большой скоростью превращаются в смолы и асфальтены. Константы скорости реакций конденсации были вычислены по уравнениям, связывающим величины констант образования и дальнейшего превращения промежуточного продукта последовательной реакции с его максимальной концентрацией и временем достижения максимума. В аррениусовских координатах величины констант скоростей реакций ложатся на прямые линии, что было использовано для вычисления эмпирической энергии активации. Результаты приведены в табл. ЗШ. Здесь же приведены другие кинетические характеристики реакций, рассчитанные на основе теории соударений. [c.742]

Предварительный отбор кинетических уравнений нередко возможен уже по виду зависимости начальной скорости от давления. Начальную скорость Го определяют при столь малом превращении, что можно пренебречь влиянием продуктов реакции (рк = 0) и считать парциальное давление исходного вещества равным его начальному давлению (Ра=Ро>а)- Тогда уравнения [c.60]

Таким образом, все поверхностные концентрации, входящие в уравнение скорости реакции (11.107), выражены через активности реагирующих веществ и константы скоростей адсорбции и десорбции. Нетрудно видеть, что решение уравнения (11.107) относительно г после подстановки в него выражений для сд, сд, сд и вызовет большие трудности. Однако в большинстве случаев эти трудности можно преодолеть, если исходить из предположения, что скорость реакции определяется либо скоростью адсорбции или десорбции одного из реагирующих веществ, либо скоростью собственно химических превращений и т. д. В результате можно получить значительно более простые выражения для поверхностной концентрации и, как следствие этого, составить несложные кинетические уравнения, позволяющие описать скорость реакции с достаточной для практических целей точностью. [c.89]

Однако между доступными для определения промежуточными продуктами и нестойкими веществами с весьма коротким сроком жизни существует лишь небольшое количественное различие. Если методика достаточно чувствительна для измерения концентрации промежуточных продуктов, то суммарное превращение можно рассматривать как последовательность реакций с поддающимися определению константами в противном случае для вывода кинетического уравнения приходится, в силу принципа стационарности, допустить, что скорости образования и превращения нестойкого вещества с весьма коротким периодом жизни равны, хотя уравнения этих скоростей составить невозможно последовательность реакций вырождается в таком случае в реакционную схему. [c.274]

Любопытен частный случай, когда для процесса А- В продукт реакции В практически не адсорбируется, а исходное вещество А адсорбируется со средней силой. Если адсорбция А определяет скорость каталитического превращения из (III. 17), получается кинетическое уравнение [c.50]

Влияние времени контакта (при постоянных концентрациях бензола и скорости подачи) на превращения бензола в МА и СО + Ч- СОз можно было бы объяснить, предполагая, что реакции 1, 2 и 3 являются реакциями первого порядка относительно реагирующего вещества. Однако до сих пор еще не установлено, что все эти реакции точно следуют уравнениям реакций первого порядка, так как аналогичные результаты можно получить на основе других кинетических уравнений. [c.205]

Основанная на изучении промышленных процессов коксования теория пиролиза Фукса — Кревелена утверждает, что механизм пиролиза угля можно с достаточной степенью точности рассматривать как цепочку последовательных реакций распада исходного органического вещества угля, ускоряющихся по мере его нагревания. С учетом такого механизма в кинетическое уравнение пиролиза вместо времени вводится температура и тем самым исключается влияние скорости нагрева угля на выход и состав продуктов пиролиза [69]. В соответствии с этими представлениями различают три основные стадии пиролиза углей. На первой стадии в интервале температур 100—300°С образование летучих продуктов невелико, и они представлены преимущественно газом, состоящим из оксидов углерода и водяного пара. На второй, так называемой активной, стадии при температурах 300—500 °С выделяется более 75% всех образующихся летучих веществ. Третья стадия при температуре выше 500 °С сопровождается вторичной газификацией, связанной с превращением карбонизированного остатка и выделением легких газообразных продуктов, прежде всего водорода. [c.68]

Тр, т. е. в случае проведения в аппарате медленно текущих реакций или при увеличении продолжительности процесса в целях повышения степени превращения исходных веществ В то же время при совместном рассмотрении уравнения (IV-8) и уравнений, выражающих зависимость скорости реакций всех кинетических порядков от степени превращения исходных веществ, нетрудно заметить, что для одной и той же реакции повышение степени использования реакционного аппарата неизбежно сопровождается снижением его производительности. [c.299]

Константы могут быть определены по графику на рис. П-1, где на полулогарифмической шкале дана их зависимость от абсолютной температуры. Для вычисления скорости реакции по кинетическому уравнению необходимо знать величины Ра, рв, Рн и рз как функции степени превращения х. Степень превращения определяется количеством прореагировавшего вещества (в кмоль), приходящегося на 1 кмоль исходного вещества. Количество оставшегося компонента А равно (1—х), кмоль количество оставшегося компонента В — — х), кмоль-, количество образовавшегсоя компонента Р — X, кмоль. Отсюда можно вычислить парциальное давление [c.140]

Далее вычислим парциальные давления отдельных веществ рл, Рв, Рн и ps, пользуясь способом, приведенным для изотермического реактора. Располагая определенными ранее константами кинетического уравнения, определим теперь скорость реакции для каждого значения степени превращения после соответствующего пересчета получим величины скорости реакции, выраженные в кмоль1кг катализатора [c.145]

Нестапионарность катализатора. Под воздействием изменяющегося состава реакционной среды катализатор не остается неизменным. Помимо химических стадий взаимодействия реагирующих веществ имеют место физические процессы на поверхности (перенос реагирующих веществ между различными центрами, поверхностная диффузия адсорбированных атомов и молекул, растворение и диффузня в твердом теле веществ — участников реакции, структурные и фазовые превращения) [30, 31, 32]. Не-стационарность состава катализатора весьма своеобразно ирояв-ляется в кипящем слое, где частицы непрерывно перемещаются в поле переменных концеитрации. При этом каждая частица в отдельности непрерывно изменяет свои каталитические свойства, никогда не приходя в равновесне с окружающей реакционной средой. Хотя усредненные за достаточно большой период времени свойства катализатора остаются неизменными и реактор в целом работает стационарно, его выходные характеристики могут существенно отличаться от рассчитанных с исиользованием стационарных кинетических уравнений. Для построения нестационарной кинетики каталитического процесса необходимо выявить параметры состояния катализатора, определяющие скорость реакции, закономерности их изменения под воздействием реакционной смеси, разработать методы измерения пли расчета этих параметров в ходе нестационарного эксперимента. Не меньшие трудности возникают при разработке и решении математической модели, отражающей изменение параметров состояния по глубине пленки активной массы в зерне, случайно перемещающемся по высоте слоя. [c.62]

Равенство (П1,57) выражает, как видно, очень слси нуюфунк цию. Это объясняется тем, что в этом выражении скорость проиесса является функцией адсорбированных на активных центрах единицы поверхностн реагирующих веществ. Для исследования таковой и выявления ее в явной форме относительно входящих в нее переменных величин необходимо воспользоваться кинетическим уравнением реакции, представив его в таком виде, чтобы оно давало значения количества превращенно о вещества в единицу времени с единицы поверхности. Следовательно, формула для [c.212]

В дифференциальном реакторе изменения всех величин, влияющих на скорость реакции, пренебрежимо малы (рис. 20). Реализуется псевдонулевой порядок реакции, так что по превращению сразу можно вычислить скорость реакции [г = х Р/Щ]. Эти условия часто выполняются при степени превращения Ал <10%. Однако верхний предел Дх зависит от вида кинетического уравнения. Использование таких измерений предъявляет высокие требования к точности анализа. Дифференциальный циркуляционный реактор свободен от этого недостатка, так как прошедшие через реактор вещества снова возвращаются в него циркуляционным насосом. Небольшое количество исходных веществ непрерывно подается и такое же количество продуктов реакции выводится из контура циркуляции для анализа. По скорости подачи и измеренному в стационарных условиях превращению непосредственно вычисляют скорость реакции даже для высоких степеней превращения. [c.57]

Для предварительного изучения каталитической реакции с целью выяснения активности различных препаратов катализатора часто достаточно указать скорости реакции в виде процента превращения для ряда стандартных условий — скоростей потока реагирующих веществ, состава газовой фазы и температуры. Хотя этот метод и удобный, однако он не позволяет обнаружить влияние на скорость реакции величины площади поверхности катализатора, а также концентрации исходных веществ и продуктов реакции. В более подробных исследованиях скорость реакции, выраженную в форме скорости изменения концентраций исходных веществ или продуктов в газовой фазе, относят к концентрациям, используя кинетические законы, подобные таковым для гомогенных реакций. Насколько сложны кинетические законы некоторых типичных реакций, видно из рассмотрения табл. 23—27 (стр. 246—249). Они, несомненно, подобны уравнениям, выведенным в гл. I для скоростей сложных реакций, протекающих в несколько стадий, но с тем усложнением, что концентрация продукта иногда может влиять на скорость процесса. Эти сложные уравнения нельзя было бы вывести, не сделав предположений о механизме реакции, и действительно большая часть уравнений, приведенных в табл. 23—27, была основана на механизмах, в которых стадия реакции на поверхности рассматривалась как скорость-определяющая стадия процесса. Они представляют собой механизмы Лэнгмюра — Хиншельвуда (ЛХ) [22, 23]. Ниже более подробно будет показано, что существуют и другие основные механизмы. Имеется и разновидность механизма ЛХ, предложенная Ридилом [24] и Элеем [25], в которой рассматривается взаимодействие между хемосорбированными частицами и молекулой, удерживаемой в течение короткого промежутка времени в физически адсорбированном слое ее называют теорией вандерваальсово- [c.159]

Для сложных реакций, когда схема механизма протекания элементарных стадий неизвестна и скорости превращения исходных веществ и образования конечных продуктов одновременно зависят от нескольких параметров, выбор вида кинетичро.кого уравнения с применением аналитических методов становится затруднительным. С одной стороны, это связано с тем, что далеко не всегда удается заранее спланировать условия опыта так, чтобы из числа нескольких параметров, влияющих одновременно на скорость реакции, обеспечить изменение только какого-либо одного параметра и тем самым получить зависимость скорости превращения компонентов в отдельности от каждой из концентраций (или парциальных давлений) исходных веществ и конечных продуктов и на основе этого предсказать как механизм протекания реакций, так и выбрать подходящие для них уравнения кинетики. С другой стороны, расшифровка механизма реакций требует достаточно высокой техники эксперимента и точных методов анализа реакционной смеси, что для многих разрабатываемых процессов является либо технически трудно выполнимой задачей, либо затягивается на весьма длительные сроки. В этих случаях для расчета кинетических констант, а также выбора уравнений скоростей реакций и проверки гипотез о механизме химических превращений в последние годы все большее применение находят статистические методы. [c.214]

Если константа скорости подвода реагирующего вещества значительно больше константы скорости процесса химического взаимодействия, т. е. константа екорости диффузии во много раз больше константы скорости реакции, тогда скорость всего процесса в целом будет определяться исключительно скоростью химического превращения. Экспериментально определяемая скорость реакции будет подчиняться законам химической кинетики гетерогенных систем. Скорость реакции, так же как и в гомогенных системах, будет связана с концентрациями реагирующих веществ кинетическим уравнением реакции. Порядок реакции будет зависеть от природы реагирующих веществ. Однако действующей массой здесь будет концентрация реагирующих веществ не в объеме фазы, а на поверхности раздела. [c.106]

При заданных внешних условиях (температура, давление, среда, в которой протекает процесс) скорость химического превращения является функцией только концентраций компонентов реакционной смеси. Уравнение, описывающее зависимость скорости химического процесса от концентрации компонентов реакционной смеси, называется кинетическим уравнением химического процесса. Для подавляющего большинства химических процессов скорость реакции может быть представлена в виде произведения концентрации реагентов в соетяетствующих степенях, называемых порядком реакции по соответствующему веществу [c.526]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология