Изотопный эффект при адсорбции углеводородов

ИЗОТОПНЫЙ ЭФФЕКТ ПРИ АДСОРБЦИИ УГЛЕВОДОРОДОВ [c.353]

Однако на сильно полярных адсорбентах некоторые дейтеро-углеводороды адсорбируются сильнее, чем их водородные формы [29—32]. Кроме того, в некоторых случаях при изменении температуры наблюдается инверсия изотопного эффекта, т. е. изменение последовательности величин адсорбции изотопных молекул углеводородов [31]. [c.353]

Изменение адсорбции водорода и углеводородов при замещении атомов Н на атомы D, по-видимому, обусловлено несколькими причинами. Средняя длина валентной связи С—D меньше средней длины связи С—Н из-за нулевых межатомных колебаний и ангармоничности межатомного потенциала. По этой причине поляризуемость дейтерозамещенной молекулы несколько меньше поляризуемости обычной молекулы. Так как дисперсионные силы прямо пропорциональны поляризуемости взаимодействующих частиц, то потенциальная энергия дисперсионного взаимодействия дейтерированной молекулы с твердым телом должна быть несколько меньше потенциальной энергии дисперсионного взаимодействия соответствующей водородной формы молекулы (квантовомеханический изотопный эффект) [38, 45—49]. По этой причине адсорбция дейтерозамещенных молекул должна быть меньше адсорбции соответствующих обычных [c.353]

Из указанных выше трех возможных причин изотопного эффекта при адсорбции довольно подробно исследован только квантовостатистический эффект [13, 21, 38, 45, 50—55]. Однако при разделении дейтерозамещенных углеводородов на графите вклад этого эффекта, но-видимому, не является существенным [38, 45, 47—49]. Квантовомеханический эффект и эффект нулевых энергий при разделении изотоппозамещенных углеводородов изучены мало [38, 45-49, 54]. [c.354]

Расчеты изменений термодинамических характеристик адсорбции углеводородов при замещении атомов Н на атомы D, обусловленных только квантовомеханическим изотопным эффектом, производились при использовании гармонического приближения (VII,52). Вклады квантовостатистического эффекта в эти изменения вычислялись только для колебаний центров масс адсорбированных молекул перпендикулярно поверхности при использовании выражения (XI,4). [c.359]

Вклад квантовостатистического изотопного эффекта в различие термодинамических характеристик адсорбции дейтероуглеводородов и обычных углеводородов, обусловленный колебанием центров масс изотопных молекул перпендикулярно поверхности, невелик. Для пары изотопных молекул СН4 — СВ4 при 100 К вклад этого эффекта в 1п гг составляет около—0,07, а в — (Д 7Н — ДС/ °) — 25 Дж/моль. К этим значениям квантовостатистического эффекта надо было бы еш,е добавить вклады квантовостатистического эффекта, обусловленные заторможенным вращением адсорбированных изотопных [c.361]

Наконец, из-за различия масс колеблющихся атомов в изотопных молекулах происходящие при адсорбции изменения частот внутренних колебаний молекул должны несколько различаться. Это также должно вызвать некоторое различие в адсорбции изотопных молекул (эффект нулевых энергий) [33, 54], причем в зависимости от знака изменения силовых констант внутренних ко.лебаний молекулы при адсорбции эффект нулевых энергий может как увеличивать, так и уменьшать адсорбцию дейтерированных молекул по сравнению с обычными. С ростом температуры этот эффект должен убывать значительно медленнее, чем квантовостатистический эффект. Кроме того, его вклад должен расти с ростом числа замещенных атомов. Поэтом5г эффект нулевых энергий может стать существенным для углеводородов с большим числом замещенных атомов Н на атомы В [33, 54, 56]. [c.354]

В этом разделе обсуждается изотопный обмен в трех типичных ароматических системах а) монозамещенные ароматические соединения, б) многоядерные углеводороды и в) алкилбензолы. Существенной особенностью обмена с тяжелой водой в гетерогенной системе является то, что он сопровождается эффектами вытеснения реагента [1]. Если ароматическое соединение обладает достаточно низким потенциалом ионизации, то во время я-комплексной адсорбции легко происходит делокализация я-электронов, которые переходят при этом на свободные d-орбиты катализатора, что приводит к вытеснению второго реагента (ЬаО) реакции обмена и, следовательно, к снижению скорости дейтерирования. В рядах а) и б) эффекты вытеснения реагента особенно значительны, тогда как в случае алкилбензолов увеличение числа алкильных групп приводит не только к уменьшению потенциала ионизации, но и увеличивает пространственные затруднения для я-комплексной адсорбции. Этого компенсационного эффекта [1, 8] в ряду в) достаточно, чтобы вытеснение реагента перестало быть кинетическим фактором при изотопном обмене в алкилбензолах. [c.63]