Свободная энергия при реакции аммиака нее при синтезе

Для полной характеристики химической реакции необходимы тер.модинамические и кинетические данные. Термодинамические характеристики реакции синтеза аммиака обстоятельно исследованы. Известны также зависимости константы химического равновесия, тепла реакции и термодинамического потенциала реакции (свободной энергии) от температуры и давления, а также от состава газовой смеси. Теоретические данные и экспериментальные измерения хорошо согласуются в области наиболее часто применяемых давлений (ниже 600 ат). Иначе обстоит дело с кинетикой реакции. Кинетические характеристики определяются путем измерения скорости реакции, зависящей от изменения концентрации прод жта во времени (в различных условиях), и путем установления механизма реакции. Законы химической кинетики в гомогенной системе часто можно точно выразить математически для многих хи.мических реакций доказано хорошее совпадение результатов вычислений с экспериментальными данными. В зависимости от количества молекул, принимающих участие в реакциях, они подразделяются на MOHO-, ди- и тримодекулярные, или на реакции первого, второго и третьего порядка, так как скорость реакции пропорциональна произведению концентраций. [c.505]

Чему равно стандартное изменение свободной энергии для реакции синтеза аммиака при 298 К Уравнение реакции [c.88]

До сих пор вывод выражения для свободной энергии проводился на примере реакции синтеза аммиака. Рассмотрим теперь реакцию общего вида, в которой г молей вещества К соединяются с 5 молями вещества 8, в результате чего образуется I молей вещества Т и и молей вещества У [c.81]

Оказалось, что эти бактерии не нуждаются в органических веществах кан и зеленые растения, они способны синтезировать органические соединения из СО2 и Н2О, но в отличие от растений не за счет энергии солнечных лучей, а за счет энергии, выделяющейся при окислении аммиака и нитрит-иона. Этот процесс получил наименование хемосинтеза. Позднее были открыты и другие бактерии, способные к хемосинтезу, окисляющие свободным кислородом серу и сероводород, двухвалентное железо, марганец, трехвалентную сурьму, водород, метан, уголь. Во всех этих случаях реакция окисления дает бактериям энергию, необходимую для синтеза органических веществ из СОа и Н2О. [c.69]

Таким образом, по теории энергетического катализа, значительную роль в образовании химически активных частиц в разряде (в приведенных выше примерах — свободных атомов) могут играть электронно возбужденные атомы и молекулы, главным образом, вероятно, в метастабильном состоянии. Аналогия с катализом состоит в том, что сами электронно возбужденные состояния непосредственно в акте химического взаимодействия не участвуют, а служат лишь передатчиками энергии от электронного газа плазмы разряда к активируемым молекулам, облегчая, таким образом, образование активных комплексов. В приведенных примерах роль энергетических катализаторов играют атомы и молекулы добавок. Аналогичные функции могут выполнять и электронно возбужденные участники реакции, передавая энергию при ударах второго рода молекулам, себе подобным, или молекулам других участников реакции. Например, при синтезе аммиака возможен процесс [c.256]

Во-первых, это катализаторы, атомы которых уже в основном состоянии обладают необходимым для осуществления данной реакции числом свободных валентностей (например, железо в случае синтеза аммиака, никель при гидрировании). Для таких катализаторов изменение с температурой соотношения между различными нормальными и возбужденными валентными состояниями в первом приближении не должно оказать влияния на каталитическую активность. Действительно, пусть, например, новые валентные состояния возникают при разрыве одной из когезионных связей между соседними атомами кобальта. Энергия, приходящаяся на одну связь Со — Со (теплота атомизации [32], деленная на среднюю валентность атома кобальта в кристаллическом состоянии), равна 17 500 кал/моль. Следовательно, отношение числа разорвавшихся связей Со — Со к чис- [c.176]

Таким образом, по теории энергетического катализа значительную роль в образовании химически активных частиц в разряде (в приведенных выше примерах — свободных атомов) могут играть электронно-возбужденные атомы и молекулы главным образом, вероятно, в метастабильном состоянии. Аналогия с катализом здесь та, что частицы в электронно-возбужденных состояниях непосредственно в акте химического взаимодействия не участвуют, а служат лишь передатчиками энергии от электронного газа плазмы разряда к активируемым молекулам, облегчая таким образом образование активных состояний. Отличие от обычного катализа состоит в достижении при действии энергетического катализатора более высоких равновесных (равновесно-стационарных) концентраций продуктов реакций. В приведенных примерах роль энергетических катализаторов играют атомы и молекулы добавок. Это, вероятно, не обязательно. Аналогичную функцию могут выполнять и электронно-возбужденные состояния самих участников реакции, передавая энергию при ударах II рода молекулам, себе подобным, или молекулам других участников реакции. Например при синтезе аммиака представляется вероятным процесс [c.58]

Как указывалось в гл. III, одна из теорий утверждает, что молекулы, составлявшие примитивную атмос( ру, в основном находились в Еосстановленном состоянии [4]. Поэтому источником углерода был метан (СН4), источником азота — аммиак (NH3), а источником кислорода — вода (НаО). Исходя из предположения, согласно которому одним из возможных источников свободной энергии в добиологических реакциях могла служить энергия электрических разрядов, был разработан план эксперимента со специальной целью проверить истинность гипотезы, по которой из смеси восстановленных газообразных реагентов под действием подведенной энергии в форме электрических разрядов должны образоваться биологически важные соединения [51. Прежде всего был сконструирован аппарат для моделирования явлений, имевших место в примитивной атмосфере. Этот аппарат схематически представлен на фиг. 27. В него вводят газообразную смесь, содержащую метан, аммиак и водород. В нижнем сосуде содержится жидкая вола. В верхнем сосуде (объем 5 л) находятся два вольфрамовых электрода, связанных с трансформаторами Тесла и разделенных промежутком около 10 мм. Во время пропускания искровых разрядов воду в нижней камере нагревают и пары воды проходят через левую соединительную трубку в разрядную камеру далее пары воды вновь конденсируются в холодильнике, находящемся ниже камеры. Таким образом осуществляется циклический процесс, и продукты, образующиеся в разрядной камере, попадают в волную фазу. В то же время и сама вода принимает участие в процессе в качестве одного из реагентов. Можно видеть, что в таком аппарате моделируются процессы синтеза, просходившие в верхних слоях атмосферы, а также то, как продукты, образовав-шнеся в газовой фазе, смывались дождями в океаны. Конструкция аппарата, представленного на фиг. 27, позволяет летучим продуктам многократно проходить через разрядный промежуток. [c.152]

Образование ионов обусловливает возможность ионно-молекулярных взаимодействий, протекающих, как правило, с энергиями активации, близкими к нулю. Примером реакций, для которых большое значение имеет первичная ионизация, являются реакции СОг -)- Нг, N2 + Ог, N2 Нг, Нг + Вгг, разложение НВг и др. Примером реакций, в которых главную роль играют первично возбужденные молекулы, являются синтез озона, окисление углерода, окисление СО, разложение ЫгО, N0, МОг. Реакция разложения аммиака является реакцией промежуточного типа, для нее первичные процессы ионизации и процессы возбуждения играют примерно одинаковую роль. В реакциях разложения СО и СОг и паров НгО значительную роль играют реакции рекомбинации атомов и радикалов. Радиационно-химические реакции, в которых главную роль играют свободные радикалы, протекают как цепные и характеризуются высокими энергетическими выходами Ю - -Ю молекул на 100 эВ поглощенной энергии. Примерами таких реакций являются реакции окисления и хлорирования углеводородов. [c.331]

В табл. 16-1 приведены результаты применения уравнения (16-22) к 11 вариантам исходных условий синтеза аммиака. Это не последовательные моменты одной реакции, начинающейся из одинаковых исходных условий, а именно наборы различных исходных условий проведения реакщш. В самой правой колонке таблицы приведены изменения свободной энергии АС реакции синтеза аммиака при конкретных указанных концентрациях реагентов и продуктов. Вопрос о том, как проследить течение реакции от начала до конца, рассматривается в гл. 17. [c.79]

Процесс синтеза мочевины является необратимым, поскольку сопровождается значительным уменьшением свободной энергии (ts.G° = —40 кДж). Примечательна компартментализация цикла мочевины и связанных с ним реакций. Так, образование аммиака в реакциях трансдезаминирования, его включение в карбамоилфосфат и синтез цитруллина происходят в митохондриальном матриксе, а все последующие реакции (второй и третий этапы) — в цитозоле клетки печени. [c.394]

При стадш1ных схемах с переходами электронов моя но ожидать корреляции окислительно-восстановительных каталитических свойств твердых тел с работой выхода электронов (ф). Из-за большой чувствительности последней величины к ряду факторов и трудности ее измерения во время каталитического процесса проверить правильность этого вывода в общем вгще трудно. В ряде случаев можно считать доказанным наличие четкого соответствия между изменением активности катализаторов при простых реакциях или селективностью действия при сложных реакциях, с одной стороны, и изменением работы выхода при введении нелетучих или труднолетучих добавок — с другой [38]. Как было отмечено ранее [39], такой корреляции следует ожидать при различиях в заряженности исходных веществ и переходного комплекса реакции так как работа заряжения входит в свободную энергию образования комплекса. Таким образом удается объяснить влияние ряда нновалентных добавок на скорость окисления СО на МпОз и N 0 и влияние добавок щелочных и щелочноземельных металлов на активность железа в синтезе аммиака. При действии любого фактора, вызывающего заряжение поверхности, такой электростатический механизм способен приводить как к росту, так и к падению активности, и при этом не только у полупроводниковых, но и у металлических контактов, в зависимости от знака заряда переходного комплекса. [c.29]

Отсутствие общей теории приготовления катализаторов на протяжении многих десятилетий вынуждало пользоваться эмпирическими правилами. Крупным вкладом в катализ, заполнившим этот пробел, явилась теория пересыщения, предложенная С. 3. Рогинским в 1935—1941 гг. и представляющая собой общую теорию каталитически активной поверхности твердой фазы, теорию, которая учитывает кинетические и термодинамические условия образования катализатора. С. 3. Рогинский показал, что активный катализатор представляет собой вещество, имеющее избыток свободной энергии, который можно определить по теплоте растворения, упругости пара или иным путем. Из сказанного следует, что активный катализатор можно получить только из систем, в свою очередь обладающих избытком свободной энергии. Таким образом, для приготовления вещества в метастабильном состоянии и для получения наибольшего пересыщения в твердом теле необходимо выделение твердой фазы производить из мета-стабильной системы, отстоящей как можно дальше от состояния термодинамического равновесия. Выводы теории С. 3. Рогинского хорошо подтвердились на большом числе специально изученных систем. Следствием теории является утверждение о целесообразности применения повышенной скорости пропускания водорода при приготовлении металлических катализаторов восстановлением окислов металлов (получение железных катализаторов для синтеза аммиака <С, С. Лачинов), никеля для гидрогенизации органических веществ (С. 3. Рогинский, Д. П. Добычин), молибденового катализатора для деструктивной гидрогенизации нефтяных продуктов (Г. Н. Маслянский, Ф. С. Шендерович и др.). Поверхность катализатора почти всегда имеет активные центры различной структуры, этим объясняется разнообразие направлений одновременно протекающих на катализаторе реакций. Получение катализаторов с активными центрами определенной структуры могло бы позволить селективно ускорять лишь одну из нескольких термодинамически возможных реакций. Теория пересыщения, являясь общей теорией приготовления каталитически активных поверхностей, не позволяет предвидеть условия образования специфических структур избирательно действующих катализаторов, т. е. не связана с определенной моделью активной поверхности. [c.7]

В упомянутой выше работе [928] фактически предполагается, что в промежуточных стадиях реакции участвуют не только поверхность, но и объемная фаза катализатора. Эти промежуточные стадии постулируются для каждого процесса, причем указывается, что в случае оптимального катализатора такие стадии должны протекать легко, с возможно более близкими тепловыми эффектами. При этом не учитывается действительный механизм рассматриваемых ими продессов (например синтеза аммиака). Отождествление свойств поверхностных и объемных соединений в некоторых случаях возможно в первом приближении, если избыточная свободная энергия поверхностных соединений невелика однако в общем случае такое предположение не может быть оправданным. Г. И. Голодец и В. А. Ройтер [1243], хотя и расценивают расчеты с использованием термодинамических величин для объемных (а не поверхностных) соединений как грубое приближение, но считают такой прием возможным. Они проанализировали данные для ряда реакций с точки зрения выполнения условия (ХП.26) и отмечают согласие расчетов с опытом. [c.469]

Из двух условий равновесия (VII.4)> или (VII.5) в программе РАВНОХИМ используется второй подход—определение равновесного состава через константы равновесия. Это объясняется несколькими причинами. Во-первых, для многих реакций, в том числе таких, как синтез аммиака и метанола, константы равновесия (точнее, зависимость константы от температуры) определены более тщательно, чем имеющиеся в литературе термодинамические константы для расчета свободной энергии Гиббса [10, 11]. Во-вторых, если для неидеальных газовых смесей еще существует возможность определить величину К [9], то рассчитать с достаточной точностью летучесть [c.431]

В количестве, превышающем его содержание в молекуле промотора. Результаты опытов Алмквиста и Блэка, а также Мак-Гири и Тейлора свидетелы твуют о том, что удаление последних количеств кислорода, которые еще можно снять с поверхности, приводит к значительному увеличению активности катализатора как в реакции синтеза аммиака, так и в реакциях изотопного обмена азота. Можно сделать вывод, что на поверхностных атомах с максимальным избытком свободной энергии синтез аммиака идет с самой большой скоростью. Однако можно привести и другие объяснения этих экспериментальных наблюдений. Возможно, что последние незначительные количества кислорода, удаляемые из решетки, значительно изменяют валентные свойства поверхностных атомов. Если бы не большой средний размер пор, то можно было бы считать, что атомы кислорода, находящиеся в некоторых стратегических точках, блокируют значительные участки поверхности. Первые два из приведенных выше объяснений являются более вероятными, и оба дают возможность понять активирующее действие промоторов. Согласно Франкенбургу , участки, содержапще невосстановленный Рез04, могут оказывать промотирующее действие в случае применения непромотированных катализаторов. [c.26]

До сих пор мы приводили данные, свидетельствующие о том, что в качестве источника свободной энергии для синтеза аминокислот из простых газообразных компонентов с успехом может быть использована энергия электрического разряда. Были проведены другие эксперименты, в которых показано, что -частицы также могут служить источником энергии для этих реакций. В этих экспериментах в приборе, изображенном на фиг. 31, готовили газовую смесь, содержащую метан, аммиак и водород [16]. В нижний сосуд помещали воду, которую при овлучении нагре- [c.160]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология