Реакции поверхности, гетерогенные

Такое оиределение справедливо в основном для реакций, проводимых в гомогенной среде. Для реакций, протекающих на поверхности раздела фаз, скорость обычно относят к единице этой поверхности. Иногда для описания скорости химической реакции в гетерогенной системе изменение количества вещества относят также к объему одной из фаз. — Прим. ред. [c.196]

Е. Влияние поверхности гетерогенные реакции. Реакция, протекающая в системе, состоящей из одной фазы, однородной по всему объему, называется гомогенной реакцией. [c.17]

Радиоактивные индикаторы могут быть с успехом применены для изучения кинетики обменных реакций в гетерогенных системах. Интересными реакциями, которые не могли быть изучены без применения меченых атомов, являются реакции осадков с ионами, находящимися в растворе, или реакции между твердыми телами (например, металлами) и ионами. В ряде случаев изотопы могут быть с успехом применены для изучения свойств и величины поверхности мелкокристаллических или пористых тел. [c.381]

Наиболее традиционным методом описания процессов переноса в пористых средах является квазигомогенное приближение, основанное на замене реальной дисперсной среды сплошной средой с эффективными характеристиками. При этом вводятся эффективные характеристики — коэффициенты переноса тепла и массы в объеме квазиоднородного пористого тела, эффективные константы скоростей реакций, причем гетерогенные реакции формально рассматриваются как гомогенные. При этом учет влияния геометрии поверхностей раздела фаз зачастую достигается применением соответствующей упрощенной геометрической модели строения э.ф.о. среды. Однако квазигомогенное приближение в ряде случаев оказывается недостаточно точным. [c.139]

В случае использования гетерогенного катализатора, скорость реакции, кроме указанных факторов, естественно, будет зависеть ещё от объёма и поверхности гетерогенного катализатора. При таком многообразии влияющих на процесс факторов имитировать производственный процесс в лабораторных условиях становится невозможно или очень трудно, поэтому важное значение имеют производственные испытания на существующем оборудовании. [c.26]

Для протекания реакции необходимо, чтобы поверхность гетерогенного катализатора была постоянно смочена раствором (6-15%) едкого натра. Поэтому в реактор непрерывно подается циркуляционным насосом Н-508 [c.92]

На поверхности гетерогенных катализаторов могут протекать ионные реакции, аналогично тому, как они протекают в среде жидкого диэлектрика. Это указывает на существование особой, весьма значительной группы гетерогенно-каталитических реакций, объединяемых понятием гетерогенного ионного катализа . Механизм этой группы процессов в основном может быть объяснен па основе тех в достаточной мере разработанных положений, которыми оперируют в области гомогенного ионного катализа [40, 41 ]. Наиболее хорошо изучены гетерогенные каталитические реакции, катализируемые твердыми протонными и апротонными кислотами или соответственно основаниями. Гетерогенный ионный (но не кислотно-основной) катализ изучен гораздо меньше. [c.33]

Определение скорости гетерогенной реакции. Скорость гетерогенных реакций теоретически правильно определять как количество вещества, образующегося или реагирующего в единицу времени, отнесенное не к единице объема, а к единице активной поверхности. Эта величина, обозначенная здесь через р, связана со скоростью реакции г, определенной ранее (см. раздел 11.1), простым соотношением [c.79]

Гомогенный и гетерогенный катализ. Если реагенты и катализатор находятся в одной фазе (газовая смесь или раствор), то осуществляется гомогенный катализ. Если реагенты (газ или жидкость) плохо растворимы в жидком катализаторе или жидкий катализатор плохо растворим в жидких реагентах и имеются две фазы, то, хотя реакция осуществляется гомогенно, в одной из соприкасающихся фаз, она является гетерофазной. При определенных условиях кинетика такой реакции определяется массообменом между фазами катализатора и реагентов, и в этом случае протекает гетерогенная реакция. При гетерогенном катализе катализатор— твердое вещество, а реагенты —жидкие или газообразные вещества. Реакция в этом случае протекает на поверхности катализатора. Гетерогенный катализ распространен в нефтеперерабатывающей промышленности значительно больше, чем гомогенный. [c.135]

Расщепление метана может происходить в свободном объеме — гомогенно или на насадке (катализаторе) — гетерогенно. Гомогенное разложение метана характеризуется образованием тонкодисперсного углерода, уносимого газовым потоком из зоны реакции. При гетерогенном распаде метана на поверхности контакта отлагается плотный слой углерода. Экспериментально показано [101], что температура гетерогенного разложения метана может быть на 150—200° С ниже, чем гомогенного разложения. [c.130]

Из представления о соответствии между гетерогенным зарождением и обрывом цепей [98] следует не только возможность вычисления скорости гетерогенного зарождения ради калов, если известны вероятность рекомбинации их на данной химически нереакционноспособной поверхности и равновесная концентрация радикалов при температуре стенок, но также независимость скорости радикально-цепной реакции от гетерогенного фактора [103, 98], несмотря на участие поверхности в процессе. Более того, скорость цепной реакции может даже оказаться не зависящей от свойств поверхности, так как равновесная концентрация радикалов возле стенки зависит только от температуры, а не от свойств стенок [98]. Возможно, что такого рода случай реализуется при термическом крекинге алканов [98, 104]. [c.47]

Рассмотрим кинетические уравнения химической реакции, протекающей на поверхности гетерогенного катализатора в статических условиях (при постоянном объеме, в закрытом аппарате). При этом предполагаем, что лимитирующей стадией является гетерогенно-каталитическая реакция, а доставка вещества к поверхности, адсорб-пия (десорбция) веществ на поверхности и скорость отвода продуктов реакции от поверхности катализатора не лимитируют процесса. [c.431]

Пусть изменения объема в газовой фазе происходят за счет гетерогенных процессов испарения с поверхности жидкости, конденсации на поверхности, гетерогенного горения. Тогда величины диффузионных потоков в газовой среде должны быть согласованы с условиями на поверхности. При испарении, например, у поверхности непрерывно появляются новые объемы в газовой фазе (новые объемы пара), при конденсации происходит обратный процесс. При химической реакции на поверхности потоки исходных веществ (к поверхности) и потоки продуктов реакции (от поверхности) связаны стехиометрией реакции. Вдобавок во всех упомянутых случаях инертные (не участвующие в процессе) компоненты не должны перемещаться в направлении, нормальном к поверхности, на которой протекает процесс. В этом направлении общее давление Р сохраняется неизменным. Величина общего давления может меняться только за счет аэродинамических сопротивлений (вязких и инерционных сил). Эти сопротивления при возникновении стефановского потока обычно пренебрежимо малы и не могут привести к сколько-нибудь заметному изменению общего давления. [c.74]

Изучение пиролиза ароматических углеводородов от бензола до хризена показало, что реакции имеют гетерогенно-каталити-ческий характер. Так, скорость пиролиза антрацена до углерода повышается с увеличением количества загружаемого в реакционный объем кокса. Углеродная поверхность катализирует распад связи С—Н и в некоторых случаях С—С. По-видимому, влияние на катализ оказывает кристаллографическая ориентация в поверхности подложки [7-33]. [c.441]

Поверхностное натяжение [1—3]. Поверхностная энергия играет исключительно важную роль в большом числе самых разнообразных явлений. Свойства поверхности раздела сказываются прежде всего на испарении, сублимации и конденсации, так как при переходе вещества из одной фазы в другую его молекулы должны пройти через эту поверхность. В таких процессах, как адсорбция, диффузия, катализ, химические реакции в гетерогенных системах, вещество либо переходит через поверхностный слой, либо поглощается им, либо вытесняется из него в объем. Трение, смазочное действие и адгезия также связаны с поверхностными свойствами веществ. [c.5]

Осцилляция скорости каталитических реакции на гетерогенных катализаторах и химические волны на поверхности катализатора [c.390]

При гетерогенном катализе происходит адсорбция реагирующих веществ, находящихся в газообразной или жидкой фазе, на поверхности твердого катализатора. При этом происходит увеличение их концентрации на поверхности по сравнению с объемной фазой. Если исходить из закона действия масс, это приведет к увеличению скорости взаимодействия. Можно ли сделать вывод, что причиной увеличения скорости реакции в гетерогенном катализе является только увеличение концентрации реагирующих веществ на поверхности катализатора [c.59]

Опыт 3. Влияние величины поверхности раздела реагирующих веществ иа скорость реакции в гетерогенной системе [c.45]

Скорость реакции в гетерогенных системах. Гетерогенные реакции имеют большое значение в технике. Достаточно вспомнить, что к ним принадлежат, например, горение твердого топлива, коррозия металлов и сплавов. Рассматривая гетерогенные реакции, нетрудно заметить, что они тесно связаны с процессами переноса вещества. В самом деле, для того, чтобы реакция, например, горения угля могла протекать, необходимо, чтобы диоксид углерода, образующийся при этой реакции, все время удалялся бы от поверхности угля, а новые количества кислорода подходили бы к ней. Оба процесса (отвод СО2 от поверхности угля и подвод О2 к ней) осуществляются путем конвекции (перемещения массы газа или жидкости) и диффузии. [c.196]

Теория электрохимических процессов с медленной гомогенной химической реакцией сложнее, чем теория гетерогенных реакций. При гетерогенных реакциях необходимо учитывать лишь скорости образования и потребления вещества на поверхности металла, тогда как при медленной гомогенной реакции необходимо рассматривать также диффузию образовавшегося вещества к поверхности электрода. [c.306]

Для газофазных реакций важно знать, протекает ли реакция только в газовой фазе (чисто гомогенная реакция), на поверхности (гетерогенная) или в объеме и на поверхности (гомогенно-гетеро-генная). Если смешение реагентов происходит по ходу реакции, необходимо выяснить, в каком режиме—кинетическом или диффузионном— протекает реакция. Для изотермических реакций необходим контроль за температурой реагирующей смеси, так как выделяющаяся теплота может нарушать изотермический режим процесса. Исходные реагенты должны быть тщательно очищены. Необходимо проверить, нет ли в них примесей, обладающих каталитическим, ингибирующим или инициирующим (в цепных реакциях) действием. [c.268]

Реакции между газообразными веществами на поверхности твердых катализаторов весьма часто применяются при осуществлении промышленных процессов (синтез метилового спирта, реакции гидрогенизации и дегидрогенизации углеводородов, синтез и окисление аммиака и т. д.). Кинетика таких каталитических реакций существенно изменяется по сравнению с кинетикой в отсутствие катализатора. В некоторых случаях увеличение парциального давления одного из реагирующих газов приводит вместо ускорения реакции к ее замедлению. В других случаях замедление реакций происходит вследствие увеличения количества одного из продуктов реакции. В гетерогенных газовых реакциях часто наблюдается дробный порядок реакций. [c.409]

Многие химические процессы, имеющие большое значение в технике, относятся к числу гетерогенных реакций горение твердого и жидкого топлива (например, С + Ог = СОг), химическая и электрохимическая коррозия металлов и сплавов (например, Zn + + Va Ог-> ZnO) и т. п. Реакция в гетерогенной системе осуществляется на поверхности раздела между фазами. Чем больше эта поверхность, тем больше вероятность столкновения молекул реагирующих веществ, находящихся в разных фазах. Поэтому скорость гетерогенного химического взаимодействия при постоянной температуре зависит не только от концентрации газообразных (или жидких) реагентов, но и от площади поверхности раздела между фазами 5. [c.118]

В зависимости от того, в одной или нескольких фазах находятся компоненты, реакции, различают кинетику гомогенных реакций и кинетику гетерогенных реакций. В гетерогенных системах процесс в целом состоит по меньшей мере из двух последовательных стадий диффузии реагирующих веществ к поверхности раздела фаз и химической реакции на поверхности. Разница между скоростями каждой стадии может быть очень большой. В этом случае скорость процесса в целом определяется скоростью наиболее медленной стадии, которая называется лимитирующей, или определяющей стадией. Если скорость процесса определяется химическим взаимодействием веществ на поверхности, то говорят, что реакция протекает в кинетической области. Если же определяющая стадия — подвод реагирующего вещества в зону реакции за счет диффузии, то считается, что реакция протекает в диффузионной области. Скорости реакции и диффузии могут быть соизмеримы. Тогда скорость всего процесса представляет собой сложную функцию кинетических и диффузионных явлений, и процесс протекает в переходной области. [c.228]

Понятие скорости химической реакции для гетерогенно-каталитических процессов имеет другой смысл, чем для некаталитических и гомогенно-каталитических реакций. Для них эта скорость определяется как количество вещества, реагирующего в единицу времени на поверхности катализатора, площадью 5, т. е. [c.206]

Реакция в гетерогенной системе происходит на поверхности раздела между фазами, вследствие чего ее скорость при постоянной температуре зависит не только от концентрации газообразных или жидких компонентов, но и от площади поверхности раздела между фазами. [c.22]

А в 1964—1969 гг. советский. химик А. П. Руденко, учитывая это открытие и развивая идеи своего учителя Л. А. Баландина о перестройке поверхности гетерогенных катализаторов под влиянием основной реакции, обобщил накопившиеся к тому времени уже довольно многочисленные факты структурных и функциональных изменений катализаторов в ходе их эксплуатации [c.169]

Зависимость скорости химической реакции от кон центрации реагирующих веществ справедлива для та-зов и реакций, протекающих в растворах. Она не распространяется на реакции с участием твердых веществ, так как в этих случаях взаимодействие молекул происходит не во всем объеме реагирующих веществ, а лишь на поверхности, от размера которой также зависит-скорость реакции. Поэтому реакции в гетерогенных системах протекают значительно сложнее. [c.130]

Окислительно — восстановительные реакции. Из двух перечисленных выше типов реакций в гетерогенном катализе наиболее изучены окислительно — восстановительные. Они широко использовались как модельные реакции при разработке многих частных теорий катализа (промежуточных химических соединений Сабатье и В.Н. Ипатьева, мультиплетной теории A.A. Баландина, активных ансамблей Н.И. Кобозева, неоднородной поверхности Р.З. Рогин — ского, химической концепции катализа Г.К. Борескова и др.) и в особе нности при решении центральной проблемы в гетерогенном ката изе — проблемы предвидения каталитического действия. Успешное ее решение позволит создать научную основу подбора оптимальных катализаторов и разработать единую теорию катализа, обла/,,ающую главным достоинством — способностью предсказывать, а не только удовлетворительно объяснять наблюдаемые от — делььые факты. [c.159]

Важно отметить, что при инициировании цепных реакций поверхностью катализатора концентрация радикалов никогда не может быть выше равновесной. Поверхность может только свести на нет так называемый период индукции цепной реакции (см. разд. 111.10 и ХП1.6). Такие периоды лндукции могут быть зачастую очень большими, а в некоторых случаях могут привести к тому, что реакция не будет развиваться, несмотря на то, что скорость самой реакции (продолжения цепи) может быть очень велика. В сравнении с гомогенной реакцией гетерогенная реакция имеет значительный недостаток, связанный с тем, что она ограничена поверхностью. В этом нетрудно убедиться, если сравнить частоты соударений молекулы со стенкой и с другой молекулой М в газовой фазе. Отношение частот соударений равно <см. разд. VIII.6 и VIII.8) [c.535]

Систематизация реакций окисления с кинетической точки зрения затруднительна, так как их кинетика зависит обычно от многих факторов поверхностных эффектов (природа поверхностей), присутствия примесей, температуры, соотношения реагентов, фазового состояния системы, в которой протекает реакция (гомогенная, гетерогенная, системы газ — жидкость, газ — твердое тело и т. д.) природы соединений (насыщенные, ненасыщенные, молекулярный вес, структура и т. д.) и агентов окисления (Ог, О3, КМПО4 и т. д.) присутствия и природы активаторов (атомы, свободные радикалы, излучения и т. д.), катализаторов (металлы, их окислы и т. д.). [c.132]

Выше были описаны случаи, когда элементарный акт легче осуществляется на твердой поверхности, чем в объеме. Учитывая это, можно предположить, что многие гомогенные реакции осложнены гетерогенными стадиями на стенках сосуда, в котором протекает исследуемый процесс. Например, при комнатной температуре реакция разложения озона является гетерогенной со сравнительно низкой энергией активацией и идет на стенках сосуда. С повышением температуры все большую роль начинает играть чисто гомогенный процесс с энергией активации порядка 24 000 кал моль, и в интервале температур 60—100° С его скорость настолько превышает скорость гетерогенного разложения, что наблюдаемое экспериментальное значение скорости целиком характеризует гомогенный процесс. Аналогичные явления наблюдаются и во многих других случаях, например при разложении газообразных гидридов элементов V группы (ЫНз, РНа, АяНа, 5ЬНз). [c.132]

Электродные процессы электрохимической коррозии металлов обязательно включают в себя, как всякий гетерогенный процесс, помимо электрохимической реакции, стадии массопереноса, осуществляемые диффузией или конвекцией отвод продукта анодного процесса (ионов металла) от места реакции — поверхности металла, перенос частиц деполяризатора катодного процесса к поверхности металла и отвод продуктов катодной деполяризацион-ной реакции от места реакции — поверхности металла в глубь раствора и т. п. Суммарная скорость гетерогенного процесса определяется торможениями его отдельных стадий. Если, однако, торможение одной из последовательных его стадий значительно больше других, то сумм.арная скорость процесса определяется в основном скоростью этой наиболее заторможенной стадии. В коррозионных процессах довольно часты случаи диффузионного или диффузионно-кинетического контроля, т. е. значительной заторможенности стадий массопереноса. В связи с этим диффузионная кинетика представляет теоретический и практический интерес. [c.204]

Для иыяснения механизма химической реакции и природы входящих в него отдельных элементарных процессов весьма существенное значение имеет вопрос о том, протекает ли данная реакция целиком в гомогенной (газовой) фазе и какое влияние на течение реакции оказывают гетерогенные факторы. В случае газофазных реакций таким фактором чаще всего является стенка реакционного сосуда. На значение степок реакционного сосуда (в частности, их материала и относительной величины поверхности) для кинетики химических газовых реакций впервые обратил внимание Вант-Гофф. [c.20]

Следует отметить также, что в последнее время появились работы, посвященные изучению колебательной релаксации па твердых поверхностях (гетерогенная релаксация), что имеет большое значение для кинетически гаао-фаз1сых реакций (см., нанример, [32, 1891). [c.79]

Значения кинетических характеристик, полученных для процесса образования углеродных отложений на поверхности катализаторов подгруппы железа в области температур 600-800°С, совпадают с литературными данными для процесса замедленного коксования и механизм образования углеродных отложений на поверхности гетерогенных катализаторов при темпчзатурах 600-800° С будет аналогичен механизму термического образования сажи. Это предположение согласуется с литературными данными по структуре этих веществ, порядку реакции, скорости реакции и энергии активации. [c.109]

Во всех рассмотренных ранее случаях величина N выражала местное значение общей скорости. Для определения размеров меж-фазной поверхности необходимо, чтобы Nбыло введено в одно из расчетных уравнений, установленных в гл. I. Однако в случае реакторов для проведения реакции в гетерогенной системе газ — жидкость следует учитывать некоторые особые положения, которые будут рассмотрены ниже. [c.149]

Уравнение (3) следует интерпретировать как зависимость, которая описывает кинетику гетеро-гомогенного радикальноцепного распада, при котором радикалы зарождаются на стенках в условиях адсорбционного насыщения поверхности развивают цепи в объеме,, и последние обрываются на молекулах тормозящих продуктов и на стенках. Вопреки прежнему толкованию, уравнение (3) относится не к гомогенным, а к гетеро-гомогенным реакциям. Скорость радикальноцепных реакций с гетерогенным зарождением радикалов, нО с гетеро-гомогенным обрывом цепей практически мало зависит от -- (но все же зависит), В связи с такой интерпрета- [c.127]

Для проведения реакций в гетерогенной фазе необходимы твердые катализаторы, которые должны быть высокоактивны, что зависит от их поверхности, т. е. от метода получения и предварительной обработки. Главнейшими требованиями, предъярляемыми к твердым катализаторам, являются надлежащая активность, стабильность, избирательность, возможно большая длительность работы, малая чувствительность к перегревам и ядам, легкость регенерации и т. д. Пригодность катализатора часто предрешается выбором материала для его изготовления и условиями обработки, что не совсем удачно называют предисторией катализатора . Длительность работы катализатора зависит от соблюдения оптимального режима его работы, слагающегося из ряда важных факторов, несоблюдение которых может быстро вывести катализатор из строя. [c.49]

Хотя для алк1Шов эта реакция протекает медленнее, чем у олефинов, при гидрировании смеси алкинов и алкенов, в реакцию вступают сначала ацетиленовые углеводородьг, поскольку они легче адсорбируются на поверхности гетерогенных катализаторов и не допускают до поверхности олефины. [c.123]

Реакции в гетерогенных системах на поверхности раздела фаз могут существенно осложняться, поскольку дополнительно накладывается ряд таких факторов, как площадь поверхности фазы (ад-сорбет а, носителя), ее структура и свойства, величина пор, скорость дифс1)узии и другие макроскопические явления, рассматриваемые в макроскопической кинетике (макрокинетике). При определении скорости гетерогенной реакции в специальных исследованиях все это учитывается. Скорость гетерогенной реакции в первом приближении, например, может быть оценена по количеству вещества, вступившего в реакцию (или образовавшегося при реакции) за единицу времени на единице поверхности фазы [c.168]