Определение диаметра молекул по коэффициентам диффузии

Е. Примеры определения диаметра молекул по коэффициентам диффузии [c.277]

Диффузия. Диффузия имеет огромное значение в молекулярноситовом катализе. Подробно процессы диффузии рассматриваются в гл. 7 этой книги, и следует только отметить, что селективность в отношении превращения молекул определенного типа на катализаторах молекулярно-ситового действия обычно становится заметной лишь при условии, что коэффициент диффузии этих молекул по крайней мере на 1—2 порядка выше, чем у остальных соединений. (В действительности внутрикристаллическое пространство многих цеолитов вообще недоступно для молекул определенного типа и коэффициент их диффузии равен нулю.) Поскольку при движении в полостях и каналах молекулам приходится сталкиваться со стенками пор. Диффузия в цеолитах протекает в области кнудсеновской диффузии. Если в цеолитах, пористая структура которых образована каналами (например, в эрионите, мордените), перемещаются молекулы, диаметр которых лишь немного меньше сечения каналов, то встречное движение этих молекул уже невозможно. В этом случае диффузия молекул должна протекать только в одном направлении, т. е. в данный промежуток времени все молекулы, расположенные внутри канала, должны двигаться гуськом в одном направлении. Подобное ограничение значительно уменьшает скорость диффузии. Более того, димеризация определенных двух молекул или образование какой-либо сильно адсорбированной молекулы полностью перекроет движение во всем канале. Превращение даже реакционноспособных молекул в узкопористых цеолитах идет с меньшими скоростями, чем в широкопористых образцах, поскольку каталитические процессы сильно тормозятся диффузией. Так, нормальные парафины диффундируют в цеолите КТ по крайней мере на пять порядков медленнее, чем в широкопористых цеолитах. [c.297]

Коэффициент диффузии свободного хлора в порах / С1 и диаметр цилиндрических пор йа взаимосвязаны результаты нескольких работ [2] показывают, что чем меньше диаметр пор, тем меньше коэффициент диффузии. Типичный активный уголь, однако, обладает порами, диаметр которых изменяется в широких пределах (рис. 10.1). Описать неоднородность, связанную с особенностями реакции в порах разного размера, к сожалению, не представляется возможным. Поры с диаметрами ниже некоторого определенного значения недоступны для молекул, а поры большого диаметра сильно уменьшают поверхность угля, а следовательно, его эффективность. Таким образом, существует определенный эффективный интервал диаметров пор, в пределах которого уголь эффективен для процесса дехлорирования. Определить значения Пс и для каждого типа используемого угля практически невозможно, поэтому здесь предполагалось, что значения Оа и йа одинаковы для всех типов угля. [c.123]

На использовании первого закона Фика основан наиболее простой метод определения коэффициента диффузии. Раствор и растворитель разделяют диском из пористого стекла, в котором диаметр пор больше размеров любых присутствующих в растворе молекул. С помощью мешалки поддерживается однородность концентрации в обеих системах, разделенных перегородкой. Концентрации измеряют в начале опыта и спустя некоторое время и затем сравнивают их относительные величины. За время [c.165]

Процесс переноса массы в пористых катализаторах анализировать значительно труднее, чем перенос теплоты. Это связано с тем, что помимо переноса за счет молекулярной диффузии в крупных порах имеет место кнудсеновский перенос в порах малого диаметра, причем оба типа переноса сопровождаются локальными адсорбционно-десорбционными процессами. Перенос массы в крупных порах, диаметр которых много больше длины свободного пробега молекул, хорошо описывается уравнением молекулярной диффузии. Массоперенос в порах, диаметр которых сравним с длиной свободного пробега молекул, определяется кнудсеновской диффузией. Разница между коэффициентами молекулярной и кнудсеновской диффузии может достигать двух порядков. Так, например, экспериментально определенный коэффициент кнудсеновской диффузии окиси углерода в катализаторе в процессе окисления СО в избытке кислорода при 300 °С имеет величину 0,0088 см с, а коэффициент молекулярной диффузии для пор, радиус которых превышает 0,1 мкм, в этих условиях достигает 0,52 см /с [1]. Попытки вывести формулы для определения эффективных коэффициентов диффузии в пористых катализаторах на основе коэффициентов молекулярной и кнудсеновской диффузии с учетом распределения пор по диаметрам не привели к успеху, так как не удается учесть влияние извилистости пор и степень влияния непроточных пор на средний коэффициент переноса. Кроме того, процессы молекулярной и кнудсеновской диффузии в порах сопровождаются локальными адсорбционно-десорбционными процессами, которые снижают величину эффективного коэффициента переноса. [c.68]

Кинетическая теория позволяет рассчитать коэффициенты диффузии, теплопроводности и вязкости идеальных газов. Расчеты слишком сложны и здесь не приводятся. Будут даны только результаты теоретических расчетов для газов, молекулы которых можно рассматривать как твердые сферы, поскольку эти данные используются для определения диаметров столкновений молекул газа. Строгая теория дает в случае жестких сферических молекул следующее выражение для коэффициента вязкости разреженного газа [c.311]

Величина обратно пропорциональна давлению и возрастает с повышением температуры пропорционально Т чем больше масса и диаметр молекулы, тем труднее она диффундирует. Зависимость коэффициента молекулярной диффузии от свойств среды проявляется в основном в изменении эффективного сечения столкновений. Определение коэффициентов молекулярной диффузии в многокомпонентных смесях представляет собой чрезвычайно сложную задачу. При расчете химических процессов зависимостью коэффициентов диффузии от состава газовой смеси обычно можно пренебречь. Также несущественна в обычных условиях и зависимость коэффициента диффузии от температуры степенная зависимость (Т) не идет ни в какое сравнение с экспоненциальной температурной зависимостью константы скорости реакции, и при перепадах температуры, наблюдаемых Б каталитических процессах, коэффициент молекулярной диффузии остается практически постоянным. [c.99]

Тогда возникает вопрос, каким образом ориентационный эффект проявляется в случае некоторых типичных жестких частиц растворенного вещества. Известно, что вирус табачной мозаики имеет стержневидную форму длиной около 3000 А и диаметром 150 А [705]. Использование уравнения (VI-72) приводит к коэффициенту вращательной диффузии в воде (т]о = 0,01 пуаз), равному около 6-10 сек . Это вполне приемлемый порядок величин при градиенте скорости 10 сек- угол гашения должен уменьшиться на 8° по сравнению с предельной величиной, составляющей 45°. С другой стороны, можно подсчитать, что сывороточный альбумин человека, размеры молекулы которого аппроксимируются эллипсоидом с 1 = 75 А, 2 = 20 А [706], имеет в водном растворе Dr = == 1,5-10 се -1. Эта величина настолько высока, что эксперимент по определению двойного лучепреломления в потоке практически невозможен, так как ламинарный поток нельзя поддерживать при градиентах скорости, необходимых для создания заметного ориентационного эффекта. Применение очень высоких градиентов скорости должно также привести к накоплению тепла за счет трения жидкости со скоростью, которая бы затруднила сохранение термодинамического контроля. Можно отметить, что использование вязких растворителей облегчает изучение ориентации, так как эти растворители уменьшают Dr и, таким образом, позволяют использовать соответственно более низкие значения градиента скорости. [c.246]