Теплота химической реакции п ее скорость

Следует отметить, что понятие пределы взрыва применяется в трех различных значениях. Во-первых, о пределах взрыва говорят тогда, когда определяется то давление (при определенной температуре), ниже которого не может произойти самопроизвольный взрыв. В этом случае взрыв имеет чисто тепловую природу. При экзотермической реакции может наступить такое состояние, когда отвод тепла из реагирующей системы будет меньше, чем теплота химической реакции. Это будет приводить к возрастанию температуры реагирующей системы и к резкому нарастанию скорости химической реакции по закону = Такое тепловое автоускорение реакции приведет к взрыву. [c.216]

Так, например, при проведении каталитической экзотермической реакции в неподвижном слое дисперсного катализатора существенно, чтобы выделяющаяся при реакции теплота непрерывно отводилась из внутренних зон слоя, где возможен нежелательный перегрев катализатора, к его наружной границе, откуда теплота будет отведена охлаждающей водой, подаваемой в рубашку охлаждения. При этом важно, с какой интенсивностью теплота будет передаваться внутри слоя и от слоя к поверхности охлаждения. Кроме того, поскольку реакция происходит на поверхности и внутри пористых частиц катализатора, то скорость выделения теплоты химической реакции зависит от температуры на поверхности и внутри частиц, согласно известному закону Аррениуса. Значение температуры внутри частиц связано с их размерами, с коэффициентом теплоотдачи между фильтрующимся потоком и поверхностью частиц и с температуропроводностью материала частиц (см. задачу о нестационарной теплопроводности твердых тел и пример ее решения (3.41)). [c.261]

Во время хемосорбции [9] в молекуле адсорбата происходит значительное изменение распределения электронов. Молекула может удерживаться на поверхности ковалентными или ионными связями или даже диссоциировать на атомы или радикалы, связанные с поверхностью аналогичными связями [10, 11]. Обычно выделяющаяся при этом теплота велика, в особенности на начальных стадиях адсорбции, однако она может в значительной степени уменьшаться по мере заполнения поверхности адсорбатом (рис. 34 и 40). Скорости хемосорбции и десорбции из хемосорбированного слоя очень сильно меняются от системы к системе. В некоторых случаях хемосорбция происходит исключительно быстро, даже когда молекула расщепляется на атомы, как, например, у кислорода, азота или водорода на вольфраме. В других случаях хемосорбция представляет собой медленный процесс и имеет энергию активации, подобную энергии активации химической реакции, и поэтому ее скорость возрастает с повышением температуры. На основании того, что теплоты хемосорбции сравнимы с теплотами химических реакций, следует, что скорости десорбции из хемосорбированных слоев часто очень малы и хемосорбция многих газов, особенно при низких температурах, необратима с химической точки зрения. [c.157]

Как и во всякой химической реакции скорость горения определяется изменением во времени концентрации реагирующих веществ или образующихся продуктов реакции. Она зависит от химических и физических свойств реагирующих веществ, а также от условий протекания реакции (теплота сгорания, теплота парообразования, удельная теплоемкость паров топлива, температура, объем и поверхность реакционного пространства, давление и др.). [c.300]

Учебное пособие представляет собой руководство к лабораторным занятиям по курсу общей и неорганической химии для студентов нехимических и химико-технологических вузов. Теоретические разделы книги даны на основе современных представлений о строении вещества и химической термодина МИКИ. В них кратко рассмотрены основные вопросы курса атомно-молекулярная теория скорости химических реакций химическое равновесие теплоты химических реакций электролитическая диссоциация гидролиз солей окислительно-восстановительные реакции электролиз и другие. Подробно описаны методика и техника выполнения опытов полумикрометодом. В каждой главе приведены контрольные вопросы и задачи. [c.2]

В большинстве работ, посвященных экспериментальному исследованию теплообмена в химически реагирующем потоке, рассмотрение вопросов теплообмена ограничивается теми случаями, для которых скорость реакции не является определяющим фактором. Анализ экспериментальных данных по теплообмену для химически равновесных систем показывает, что коэффициенты теплоотдачи для химически равновесного потока можно определять с помощью обычных соотношений, полученных для инертных газов, подставляя в них среднеинтегральные эффективные свойства, учитывающие теплоты химических реакций (5, 9]. [c.53]

На рис. IV.2, а показано изменение локальной скорости конденсации по длине начального участка трубы при различном составе газа на входе. Равновесному составу соответствует весовая концентрация р4о=0,000137 (температура 87 °С). С увеличением неравновесности скорость конденсации увеличивается. Этот эффект объясняется существенным влиянием на процесс выделяемой теплоты химических реакций и диффузионного переноса тепла. На рис. IV.2, б показано изменение различных составляющих теплового потока в газовой фазе на поверхности конденсации. Замороженный тепловой поток практически одинаков для всех вариантов. Величина реакционного теплового потока, как следует из формулы (IV.76), зависит от соотношения между концентрациями в объеме и на поверхности 1-го и 4-го компонентов. [c.142]

В жидкофазных химических реакторах перемешивание реакционной смеси благоприятно сказывается на скорости химической реакции вследствие увеличения поверхности контакта фаз в эмульсиях за счет механического дробления капель и за счет интенсификации процесса внешнего массо- и теплообмена между жидкостью и дисперсной твердой фазой при перемешивании суспензий. Одновременно перемешивание реакционной среды улучшает отвод (подвод) теплоты химической реакции вследствие значительной скорости обтекания циркуляционными токами жидкости теплообменных поверхностей. Перемешивание обеспечивает равномерность температуры практически по всему объему среды. [c.118]

Активированная адсорбция происходит за счет свободных валентных сил на поверхности твердого тела и по своему характеру напоминает химическую реакцию. Скорость ее до определенного предела растет с повышением температуры, теплота адсорбции имеет порядок теплоты химических реакций, покрытие твердой поверхности — мономолекулярное. [c.79]

В случае простых одностадийных химических процессов изменение энергии можно изобразить в виде схемы, показанной на рис. 7. Здесь (2 — теплота химической реакции, которая в одном случае выделяется (о), а в другом — поглощается (б) Е — энергия активации, своеобразный энергетический барьер . Вершина такого энергетического барьера и есть состояние активированного комплекса с характерными для него величинами энергии и энтропии активации. Роль катализатора заключается в том, что он может снизить энергию активации или повысить энтропию активации. И в том, и в другом случае скорость реакции увеличивается. [c.39]

Известные методы расчета течения газа переменного состава [1] относят изменения молекулярного веса ц и показателя адиабаты .(, = p/ v, а также теплоту химических реакций, к внешним факторам влияния наряду с геометрией канала, энерго- и массообменом между газом и окружающей средой и воздействием на поток различных сил сопротивления. При этом на каждом элементарном участке канала газ рассматривается как термически совершенный. Это позволяет пользо-ваться обычными выражениями для разности теплоемкостей Ср— v = R и скорости распространения звука a = RT, справедливыми для идеального газа. [c.287]

ТЕПЛОТА ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИЯ И ЕЕ СКОРОСТЬ [c.18]

Скорость, с которой меняется свободная энергия при изменении концентрации отдельного вещества, называется химическим потенциалом системы, и Гиббсу удалось показать, что именно химический потенциал является движущей силой химических реакций. Химическая реакция идет самопроизвольно от точки с высоким химическим потенциалом к точке с низким химическим потенциалом, подобно тому как теплота самопроизвольно передается от точки с высокой температурой к точке с низкой температурой. [c.113]

В это уравнение входит тоже коэффициент пропорциональности (поправочный множитель а), физический смысл которого до сих пор еще полностью не изучен. Значение этого коэффициента, как уже было отмечено выше, может колебаться от едини-цы (для одно- и двухатомных молекул) до 10 —для состоящих из большого количества атомов. Поэтому в практике производственных расчетов данным уравнением для подсчета скорости реакций, как правило, не пользуются. Однако уравнение Аррениуса в его дифференциальной форме является основным при подсчетах энергии (теплоты) активации химических реакций [c.226]

Если скорость разветвления цепей значительно превышает скорость их обрыва, то цепная реакция может проходить со взрывом. Цепной взрыв следует отличать от термического взрыва, связанного с экзотермическим характером реакции. Когда скорость возникновения теплоты в системе, в которой проходит химическая реакция (не только цепная), значительно выше скорости отвода теплоты, температура начинает быстро возрастать. Это обусловливает стремительный рост скорости реакций, приводящий к взрыву. [c.232]

Скорость химического превращения определяется скоростью транспорта вещества и теплоты к зоне реакции и скоростью реакции. Химические реакции могут протекать в объеме реакционной среды (гомогенные реакции) либо на поверхности раздела фаз (гетерогенные реакции). [c.259]

Процессы массо- и теплообмена, сопровождаемые химической реакцией, могут протекать в диффузионной, кинетической или промежуточной областях. В диффузионной области процесс лимитируется скоростью транспорта теплоты и вещества в зоне реакции и реализуется при больших скоростях химической реакции. Наоборот, процесс, протекающий в кинетической области, лимитируется скоростью химической реакции и реализуется при больших скоростях транспорта теплоты и вещества к зоне реакции. [c.259]

Следует подчеркнуть, что зависимость типа а характерна для простых реакций, другие типы температурной зависимости—для сложных реакций или реакций, на протекание которых влияет скорость физических процессов. Сильная зависимость скорости химических реакций от температуры была замечена уже давно и учитывалась соотношением г=аТ ", где т изменялось от 6 до 8. Позднее (в 1878 г.) Гуд предложил уравнение г=ае 1Т. В 1889 г. Аррениус дал рациональное объяснение (которое до сих пор является общепринятым) к уравнению скорости простого экспоненциального вида. Пытаясь объяснить влияние температуры на скорость инверсии тростникового сахара в присутствии кислот, он высказал предположение, что непрерывно образующаяся тауто-мерная форма сахара более чувствительна к воздействию кислот, чем нормальная форма. Таутомерная форма имеет определенную теплоту образования и находится в равновесии с нормальной формой. К этому равновесию Аррениус применил термодинамическое уравнение [c.31]

Температурная зависимость константы скорости реакции остается, таким образом, аррениусовой, причем кажущаяся энергия активации Е равна Е — При больших теплотах адсорбции кажущаяся энергия активации может даже стать отрицательной мы встречаемся при этом с весьма редким случаем замедления химической реакции с ростом температуры, причиной которого является уменьшение равновесных степеней заполнения поверхности, не компенсируемое ускорением самого химического взаимодействия. [c.81]

И. Воспламенение. Для воспламенения исходных горючих материалов необходим начальный энергетический импульс. Различают два способа воспламенения самовоспламенение и зажигание. Тепловое самовоспламенение возникает при экзотермической реакции и нарушении теплового равновесия, когда выделение теплоты при химической реакции становится больше теплоотдачи. При медленном протекании реакции окисления теплота успевает отводиться в окружающее пространство и температура в зоне реакции окисления лишь немного выше температуры окружающей среды. При быстром протекании экзотермических реакций теплота не успевает отводиться в окружающую среду и температура в зоне реакции начинает повышаться. По мере нагревания реагирующих веществ скорость реакции быстро увеличивается, а вместе с этим возрастает и скорость выделения теплоты. Одновременно растет и скорость теплоотдачи, но медленнее, чем скорость выделения теплоты. Выделение теплоты возрастает с повышением температуры по экспоненциальному закону (уравнение Аррениуса). [c.30]

При моделировании химических процессов размеры печи не сказываются на скорости химического превращения, если процесс определяется только скоростью химической реакции. Однако химическая реакция приводит к изменению состава реагируемой смеси и температуры. Следствием этого является возникновение процессов переноса вещества и теплоты, на скорость которых существенно влияет характер концентрационного и температурного полей в печи, В свою очередь состав смеси и температура существенно влияют на скорость химического превращения. В результате этого протекание химического процесса в целом находится в полной зависимости от размеров печи, так как с изменением масштаба меняется структура или соотношение между его составными частями, химическими стадиями и стадиями процессов переноса вещества и теплоты. В связи с вышеизложенным невозможно сохранить одинаковое влияние физических факторов на скорость химического превращения в печах разного масштаба, кроме тех случаев, когда химическая реакция протекает с большей скоростью, чем процессы переноса. [c.130]

В этой главе мы не будем рассматривать вопрос о таком сопротивлении. Чисто термодинамический метод исследования не дает ответа на вопрос, будет лн в действительности протекать процесс и с какой скоростью. Он дает ответ лишь на вопрос, возможен ли данный процесс при отсутствии сопротивлений ему. Так, например, мы заключили выше, что переход теплоты может совершаться самопроизвольно только от более горячего тела к более холодному. Однако для действительного течения этого процесса необходимо еще, чтобы эти тела были приведены в соприкосновение или во всяком случае не были разделены значительным слоем термоизоляционного материала. Чем значительнее будет тепловая изоляция, создающая в данном случае сопротивление процессу, тем меньше будет его скорость, и при достаточной изоляции процесс может практически не совершаться. Окончательный выбор условий проведения процесса должен большей частью производиться с учетом влияния их как на термодинамические параметры, так и на скорость процесса. (О скорости химических реакций см. гл. XIV). [c.209]

Скорость реакции зависит от свойств взаимодействующих реагентов, концентрации реакционной системы и температуры. Для одной и той же химической реакции только два фактора могут изменяться, а свойства реагентов (теплота, химическая активность II т. д.) остаются теми же. Следовательно [c.19]

Значение величины Т в квазистационарном приближении зависит от характеристик процесса газификации на поверхности. Вполне вероятно, что процесс на поверхности является процессом, протекающим с конечной скоростью тогда для определения Г г необходимо проведение анализа, аналогичного анализу, выполненному в 5 Дополнения Б, который показывает, что величина Г в атом случае явно зависит от т. Однако, за исключением некоторых систем с поверхностными химическими реакциями, скорости, с которыми молекулы горючего приходят на поверхность жидкости и покидают ее, обычно достаточно велики для поддержания на поверхности равновесных условий при тех низких значениях т, которые обычно наблюдаются при горении капель. Поэтому температура ТI определяется из термодинамического условия равновесия фаз, заключающегося в том, что парциальное давление горючего на поверхности капли должно быть равно равновесному давлению паров горЪчего ). Применение этих условий равновесия дает возможность установить связь между распределениями концентраций горючего и окислителя (например, из решения уравнения для функции Рр = ар — ао). Однако если теплота реакции не слишком мала или горючее не слишком нелетучее, то тепловой поток к поверхности капли может оказаться достаточно большим, чтобы обеспечить равновесную температуру на поверхности капли, лишь незначительно отличающуюся от температуры кипения жидкого горючего (см., например, работу ]). Поэтому условие = = Ть (Ть — точка кипения горючего) дает хорошее приближение. Более полный анализ условий на поверхности выполнен в пунктах б и в 2 главы 9. [c.85]

Если детонация возникает в результате роста скорости распространения фронта горения в смеси, заполняющей замкнутый объем, то в точке, где она возникает, обычно образуется еще один ударный фронт с примыкающей к нему зоной реакции, который распространяется в обратном направлении — в продукты инициирующего пламени. Это так называемая ретонационная волна, свойства которой до сих пор систематически не исследовались. Если принять, что ударный фронт — это сильная ударная волна с р2 р > 10, то, согласно оценке, почти теплоты химической реакции может вьще-литься в дополнительной зоне реакции к тому моменту, когда концентращш продуктов достигнут равновесных значений при повьш1енных давлениях и температурах за фронтом волны. [c.309]

Наряду с физической, быстрой и обратимой адсорбцией часто наблюдают медленную, или хемосорбцию. Теплота хемосорбции выше, а именно 40—200 кдж моль . Из измерений скорости хемосорбции при различных температурах по уравнению Аррениуса (см. гл. X) можно вычислить энергию активации хемосорбции, которая лежит в пределах 20—150 кдж. Величины теплот хемосорбции и энергий активации аналогичны по своей величине теплотам химических реакций и их энергиям активаций. Отсюда следует, что силы взаимодействия между адсорбентом и адсорбатом имеют ту же природу, что и силы между атомами в химических соединениях. При хемосорбции молекулы адсорбата и атомы адсорбента образуют химическую связь за счет обмена электронами, которые передаются от адсорбата адсорбенту или обратно с образованием ионной связи, или же становятся общими для обоих, так что электронная плотность распределяется по общей молекулярной орбитали (ковалентная связь). Прн температуре выше критической точки адсорбата или при давлениях значительно ниже насыщенного состояния хемосорбцня преобладает над физической адсорбцией, так как в указанных условиях последняя обычно очень мала. С повышением температуры скорость хемосорбции значительно повышается в соответствии с уравнением Аррениуса. Хемосорбция всегда ограничена мономолекулярным слоем, так как при увеличении расстояния между атомами сверх 0,2—0,3 нм, что соответствует размерам самих атомов, химические силы быстро падают. Поэтому в условиях равновесия количество хемосорбированного вещества зависит от давления так же, как и в случае мономолекулярной Р 1С. 81. Зависимость адсорбции физической адсорбции, Т. е. по от температуры типу I. [c.244]

Теплота адсорбции нередко бывает очень значительной, и когда она больше истинной энергии активации химической реакции, скорость может даже падать с повышением температуры. Из-за высокой теплоты адсорбции ненасыщенных веществ наблюдаемая энергия активации реакций гидрирования невелика — всего 30— 55 кДж/моль (7—13 ккал/моль). Наоборот, при дегидрировании хуже сорбирующихся насыщенных соединений она достигает 125— 170 кДж/моль (30—40 ккал/моль). [c.177]

Теплоты смешения можно определять методом протока. Две смешиваемые жидкости текут с постоянной скоростью в камеру для смешения, термически изолированную от окружающей среды. Теплота смешения вычисляется из температур двух жидкостей до смешения, их скоростей течения и температуры после смешения. Этот метод применялся Праттом [188] (описан в разделе Теплоты химических реакций , стр. 172). [c.167]

Работа Уильямсона ознаменовала начало изучения химической кинетики — области химии, изучающей скорости химических реакций. Уильямсон ясно показал, что самопроизвольный характер хилшческой реакции в ряде случаев определяет не просто выделение теплоты, а нечто большее. Проводя свои [ногочисленные калориметрические измерения, Бертло и Томсен уже выявили это нечто большее , но, к сожалению, вопрос остался нерешенным из-за того, что работы Томсена были опубликованы на малодоступном ученым норвежском языке. [c.111]

В этих выражениях для константы скорости химической реакции Ш и Л// имеют физический смысл теплот активации, а Д5 — энтропия акти-нацни. [c.149]

Электрический ток, протекающий по внешней цепи гальванического элемента, может производить полезную работу. Но работа, которую можно выполнить за счет энергии химической реакции, зависит от ее скорости она максимальна при бесконечно медленном— обратимом — проведении реакции (см. 67). Следовательно, работа, которую можно произвести за счет реакции, протекающей в гальваническом элементе, зависит от величины отбираемого от него тока. Если, увеличивая сопротивление внешие( цепи, уменьшать ток до бесконечно малого значения, то и скорость реакции в элементе тоже будет бесконечно малой, а работа—максимальной. Теплота, выделяемая во внутренней цепи элемента, будет при этом, наоборот, минимальна. [c.275]

Общим требованием для всех процессов сульфатирования, независимо от природы сульфирующего агента, является энергичное перемешивание реакционной массы и отвод теплоты реакции, обеспечивающий поддержание требуемой температуры. Однако выполнение этих условий осложняется высокой начальной и увеличивающейся в ходе реакции вязкостью сульфомассы. Для проведения процессов требуется применение специальных перемешивающих устройств (якорных и винтовых мешалок, шнеков и т. д.) и развитой поверхности теплообмена в виде охлаждающих рубашек и змеевиков. Из-за этих затруднений процессы сульфатирования, несмотря на большую скорость химической реакции, продолжаются обычно несколько часов. Для понижения вязкости иногда используют растворители (СС14, ЗОа). [c.244]

Как видно из рис. 22, при 132° скорость и величина адсорбции больше, чем при 100°. Это непонятное явление было объяснено Г. Тейлором. Он предложил для дифференциации между первичной и вторичной адсорбцией принять обратимость процесса и количество выделенного тепла. Вторичная, или обратимая, адсорбция имеет обычно малую теплоту адсорбции, т. е является физической, или вандерваальсовой, адсорбцией. Первичная, или необратимая, адсорбция показывает высокие теплоты адсорбции и большие значения энергии активации. Необратимая адсорбция, или хемосорбция, ускоряется с повышением температуры так же, как и обычные химические реакции. Поэтому она была названа активированной адсорбцией. Величину энергии активации Е для последней легко можно вычислить по скоростям адсорбции при разных температурах, т. е. по температурному коэффициенту. Если принять, что при температурах и Та скорости адсорбции будут соответственно и, и v. , то Е находят по обычной формуле [c.117]

В зависимости от условий, в которых протекает реакция, различают изотермические (если во время реакции температура поддерживается постоянной) и адиабатические реакции (если невозможен тепловой обмен с окружающей средой). Несмотря на то что почти во всех химических реакциях происходит выделение или поглощение теплоты, условия их протекания чаще всего приближаются к предельному случаю изотермического процесса, если они идут настолько медленно, что скорость теплопередачи за счет теплопроводности, конвекции или излучения значительно превышает скорость протекания реакции. К адиабатическим можно отнести только очень быстрые реакции горения и взрыва. Кроме того, различают изобарные и изох орные реакции, т. е. реакции, протекающие при постоянных давлении и объеме соответственно. Изобарные реакции встречаются значительно чаще. [c.208]

Взаимосвязь между кинетикой электродных процессов и прикладной электрохимией можно наиболее наглядно показать на примере электролиза воды. Составим электрохимическую ячейку, использовав раствор серной кислоты, ртутный катод и платиновый анод. При пропускании тока через эту систему происходит выделение водорода на ртути и кислорода на платине. Минимальную разность потенциалов, необходимую для осуществления такого процесса, легко подсчитать, изучив химическую реакцию 2На+02- - 2НзО при различных температурах. Затем на основе термодинамических соотношений можно сделать вывод, что эта реакция должна протекать при разности потенциалов на электродах 1,23 В. Однако при этой разности потенциалов для накопления 1 см водорода с 1 см поверхности электрода потребовалось бы вести электролиз почти полмиллиона лет. Термодинамика, давая ответ на вопрос о принципиальной возможности того или иного процесса, не позволяет рассчитать его скорость. В рассмотренных условиях скорость электродной реакции оказывается настолько малой, что реакция практически не идет. Если увеличить разность потенциалов до 3,5 В, то выделение водорода происходит с видимой скоростью, однако к. п, д. =(1,23/3,5)100 =35%, Остальные 65% электроэнергии превращаются в теплоту. Чтобы повысить к. п. д., необходимо увеличить скорость электродных процессов. Если вместо ртутного электрода в качестве катода использовать специальным образом обработанный платиновый, то удается увеличить скорость выделения водорода в 1 млрд. раз. [c.13]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология