Адсорбция с химической реакцией

Легко убедиться, что не только фазовые превращения, но и другие процессы перемещения и изменения вещества (адсорбция, химическая реакция и др.) подчиняются этому правилу, которое представляет собой один из вариантов правила смещения равновесия Л е-Ш ателье—Брауна. [c.157]

Ячеечная модель с застойными зонами. Структурная схема ячеечной модели с застойными зонами при неравных скоростях обмена в противоположных направлениях представлена в табл. 4.2. Объем i-й ячейки представляется в виде суммы двух объемов объема проточной зоны V . и объема застойной зоны Xf — концентрация в проточной части ячейки — концентрация в застойной части i-й ячейки. Между зонами происходит обмен веществом, характер которого может быть различным. Наиболее вероятными видами обмена могут быть конвективный, диффузионный, а также виды обмена типа адсорбции, химической реакции и т. п. Исходя из принципа аддитивности, общий обменный поток за счет действия отдельных видов обмена выражается соотношением q=kiX—к у, где к , к — суммарные коэффициенты обмена в прямом и обратном направлении. Уравнения материального баланса индикатора для -й ячейки имеют вид [16] [c.231]

Структурная схема ячеечной модели с застойными зонами при неравных потоках обмена в противоположных направлениях показана в табл. 4.2. Объем -п ячейки представляется в виде суммы двух объемов объема проточной зоны Уц и объема застойной зоны Пусть — концентрация вещества в проточной части г-й ячейки, где предполагается идеальное перемешивание, г/,- — средняя концентрация в застойной зоне. Между зонами происходит обмен веществом, причем характер обмена может быть различным. Наиболее вероятностными видами обмена могут быть конвективный, диффузионный, а также виды обмена типа адсорбции, химической реакции и т. п. [c.382]

Весь каталитический процесс, осуществляемый на твердом катализаторе, можно разбить на пять последовательно протекающих стадий 1) диффузия молекул реагирующих веществ к поверхности катализатора 2) адсорбция молекул реагирующих веществ на катализаторе 3) химическая реакция 4) десорбция молекул продуктов реакции 5) диффузия молекул продуктов реакции с поверхности катализатора в жидкую или газовую фазу. Первая и последняя стадии называются диффузионными, остальные кинетическими. Все эти стадии могут идти с различными скоростями и скорость всего каталитического процесса лимитируется (определяется) его наиболее медленной стадией. При низких температурах диффузионные стадии не влияют на скорость катализа, так как они обычно идут быстрее кинетических процессов. Кинетические стадии (адсорбция, химическая реакция, десорбция) характеризуются невысокими значениями энергии активации и, следовательно, также идут с большой скоростью. С повышением температуры скорость диффузии растет медленнее, чем скорость химической реакции, и при высоких температурах диффузионные стадии лимитируют скорость гетерогенного катализа. [c.109]

Химическая активность и адсорбция. Химическая реакция между газом и твердым веществом протекает иа поверхности послед- [c.173]

Сделанные допущения справедливы, когда концентрация растворенного вещества невелика (что, по-видимому, соответствует природной обстановке геохимической миграции) и изменением плотности с изменением концентрации (в результате адсорбции, химических реакций и пр.) можно пренебречь. [c.14]

Однако время релаксации Тр диффузионного процесса очень мало (10 —10" с). Таким образом, если диффузия длится более 10 —Ю с, это явление можно не учитывать, и отрицательные отклонения экспериментальных значений скорости экстракции от рассчитанных по обычным уравнениям Фика следует относить за счет существования медленных поверхностных процессов (адсорбция, химические реакции и др.). Эти отклонения тем существенней, чем меньше скорость поверхностного процесса и время диффузии. [c.172]

Процесс передачи вещества в кипящем слое является еще более сложным процессом, чем теплопередача. Этот процесс складывается из нескольких элементарных процессов передачи вещества от газа к наружной поверхности частиц, диффузии вещества в пористую массу частиц, поверхностной адсорбции, химической реакции на поверхности и в объеме частиц, десорбции, обратной диффузии вещества из пористой массы и обратной передачи вещества от наружной поверхности через ламинарную пленку к потоку газа или жидкости. Относительная скорость каждой из этих стадий процесса влияет на суммарную скорость и коэффициент массообмена. Поэтому в общем случае решение задачи получается очень сложным. [c.79]

Неравновесные краевые углы могут также изменяться при постоянной площади смачивания вследствие постепенного изменения свойств системы или объема капли за счет различных физикохимических процессов — испарения жидкости, взаимного растворения твердого тела и жидкости, адсорбции, химических реакций и т. д. В таких случаях изменение неравновесных краевых углов определяется уже не скоростью растекания жидкости, а одним из сопутствующих физикохимических процессов (например, испарением). [c.13]

Несомненно, что процессы гетерогенной кристаллизации с участием химической реакции должны быть весьма чувствительны к энергетической неоднородности поверхности, так как такие стадии процесса, как адсорбция, химическая реакция и зародышеобразование, являются сами по себе чрезвычайно чувствительными к неоднородности поверхности. Рассмотрение процесса химической кристаллизации с этих позиций наталкивается на ряд трудностей, связанных с тем, что разработка теоретических основ таких процессов находится лишь на начальной стадии. Отсутствуют данные по теплотам адсорбции многих химических веществ, участвующих в реакции, в большинстве случаев неизвестен механизм собственно химической реакции. Вполне сознавая эти трудности, авторы все же рискнули провести такое рассмотрение в первом приближении для одного типа химической кристаллизации, а именно водородного восстановления летучих галогенидов тугоплавких металлов. Этот выбор связан со спецификой кристаллизации тугоплавких металлов (в основном они имеют низкую диффузионную подвижность при температурах газофазной кристаллизации), с особенностями адсорбции водорода на переходных металлах (наблюдается сильная зависимость теплот адсорбции от степени заполнения), а также с лучшей изученностью многих физических свойств тугоплавких металлов. [c.8]

Требования, предъявляемые к образцу. При исследовании химических поверхностных реакций при помощи прецизионных вакуумных микровесов особо важное значение имеет приготовление твердых поверхностей, поскольку эффективность метода в значительной степени зависит от того, с какой тщательностью и искусством эти поверхности были приготовлены. Приращения веса, обусловленные такими поверхностными процессами, как адсорбция, химическая реакция, растворение или испарение, часто малы, и даже в случае исключительно чувствительного прибора желательно, чтобы отношение поверхности образца к его объему было велико. Другими словами, оптимальной геометрической формой образца является очень тонкая пластинка или фольга. Образцы такой формы с поверхностью, пригодной для подобных исследований, были успешно приготовлены, и, повидимому, дальнейшее развитие работ в этой области будет идти в направлении получения образцов, представляющих собой поли-кристаллическую фольгу, спресованные порошки, пластинки из монокристаллов или напыленные в вакууме пленки (последние, [c.77]

Физические и химические методы применяются для очистки сточных вод, содержащих тяжелые металлы, сложные органические соединения, биологическая очистка которых малоэффективна. Многие физико-химические и химические методы (адсорбция, химическая реакция, фильтрация, ионообмен, обратный осмос, электродиализ) нашли применение при очистке сточных вод. Самую высокую степень доочистки сточных вод обеспечивает адсорбционный метод (остаточное содержание нефтепродуктов 0,1—0,3 мг/л). [c.385]

Мы уже видели в упражнениях к предыдущему разделу, каким образом различные предположения о механизме реакции приводят к кинетическим выражениям этого типа. В главе VI будет показано, что к таким кинетическим зависимостям приводит также учет влияния на скорость, химической реакции процесса адсорбции реагентов на активной поверхности и других физических ироцессов. Функция j , Т) при этом не обязательно имеет вид (IV.46). В общем случае об этой функции можно только сказать, что она всегда положительна и обычно меньше единицы. Нередки случаи, когда зависимость скорости реакции от концентраций и температуры определяется, главным образом, изменением функции / ( , Т). При этом форма кинетических зависимостей может сильно исказиться, однако равновесная кривая всегда остается неизменной. [c.81]

В большинстве технологических процессов с участием зернистого слоя концентрация реагентов в потоке газа (жидкости) в промежутках между зернами непостоянна как во времени, так и в пространстве. Так, в процессах адсорбции (десорбции) и при химических реакциях, протекающих на поверхности зерен катализатора, источники изменения концентрации компонент газовой смеси могут распределяться с различной интенсивностью <7 (кг/м -с) в объеме зернистого слоя. Концентрации могут меняться и на входе потока в зернистый слой и в виде концентрационной волны распространяться вдоль аппарата. [c.84]

При изучении сложных фильтрационных процессов возникает необходимость построения моделей многофазных (гетерогенных) систем, в которых каждая фаза, в свою очередь, моделируется многокомпонентной гомогенной смесью. При этом между компонентами возможны химические реакции, переход компонентов из одной фазы в другую, процессы адсорбции, диффузии и др. [c.253]

В опытах с химической реакцией первого порядка процесс межфазного обмена осложняется явлениями адсорбции газа катализатора, что, естественно, искажает результаты расчета числа N. [c.129]

Адсорбция Нг на металлах, которая происходит как при высоких, так и при низких температурах (например, от —180 до 500°), сопровождается диссоциацией Нг на атомы Н и, несомненно, является химическим процессом образования гидрида металла на поверхности металла. Адсорбция Ог на древесном угле, СО и N2 на металлах переходной валентности и олефинов на металлах всегда сопровождается выделением тепла в пределах от 30 до 100 ккал [8]. Эту адсорбцию, несомненно, лучше рассматривать как химическую реакцию, чем как слабую сольватацию. По этим причинам при обсуждении каталитических реакций следует обратить внимание па процессы хемосорбции. [c.537]

Образование локализованного мономолекулярного слоя при адсорбции реагирующих молекул А на активных центрах поверхности 3 можно представить в виде химической реакции, как это было сделано в предыдущей главе [c.537]

В процессе образования граничные пленки сначала физически адсорбируются на поверхности трения. Энергия связи таких пленок с поверхностью относительно невелика. Во многих случаях физически адсорбированные пленки вступают в химическую реакцию с поверхностью трения с образованием новой субстанции — хемосорбированных пленок, характеризующихся высокими энергиями связи. Существенную роль при образовании пленок в результате адсорбции или химической реакции играет температура. При ее повышении рост пленок за счет физической адсорбции уменьшается, скорость образования химически связанных пленок увеличивается. Температуру, при которой разрушается адсорбированная пленка, можно рассматривать как меру прочности этой пленки. Эта температура называется критической температурой перехода к сухому трению [249]. Действительные температуры зависят от режима [c.238]

Диссоциация или возбуждение молекул в известной степени снижают активационный барьер взаимодействия веществ. Очевидно, что если некоторая часть адсорбированных молекул находится в возбужденном состоянии или продиссоциировала, то при прочих равных условиях (одинаковая степень заполнения поверхности, химическая структура и т. д.) адсорбат может оказаться достаточно подготовленным для развития химической реакции с металлом, в результате которой образуется модифицированный поверхностный слой. Применительно к присадкам предложено связывать склонность их молекул к диссоциации или возбуждению с величиной эндоэффекта, определяемого при изучении адсорбции методом микрокалориметрии. [c.259]

Физическая адсорбция и хемосорбция. Считается, что химическая реакция, являющаяся одним из этапов контактного процесса, проходит на границе раздела твердой и газовой [c.273]

Однако в области высоких температур, при которых обычно проводятся контактные реакции, давно известная физическая адсорбция не происходит. Это усложняет связь между сорбционными явлениями и химической реакцией. [c.274]

Поскольку энергетическое состояние адсорбированных молекул незначительно отличается от их состояния в газовой фазе, физической адсорбцией невозможно объяснить каталитическое воздействие твердого тела на реакцию между устойчивыми молекулами (отсутствует возможность уменьшения энергии активации химической реакции). Однако в некоторых случаях, например, когда реакция на поверхности твердого тела происходит между атомами и радикалами и характеризуется небольшой энергией активации, физическая адсорбция играет определенную роль в контактных процессах. [c.274]

Поскольку адсорбция— лишь один из этапов процесса, прежде всего необходимо установить влияние хода адсорбции на скорость этого процесса. Согласно гипотезе Лангмюра — Хиншельвуда, на скорость поверхностной реакции (понимаемой как результат последовательного прохождения адсорбции исходных веществ, химической реакции и десорбции продуктов) решающее влияние оказывает сопротивление химической реакции. В соответствии с этим для каждого реагента устанавливается сорбционное равновесие, не нарушаемое прохождением химической реакции. Концентрация данного реагента на поверхности связана с его парциальным давлением в газовой фазе. Связь эту выражает уравнение изотермы Лангмюра. [c.278]

Приведенные выше кинетические зависимости были выведены при предположении, что сопротивление химической реакции лимитирует скорость поверхностной реакции. Однако можно допустить, что сопротивление одного из сорбционных процессов оказывает решающее влияние на эту скорость, например сопротивление адсорбции одного из исходных веществ. Тогда скорость поверхностной реакции можно представить с помощью кинетического уравнения адсорбции указанного реагента. Концентрация этого исходного вещества, используемая в уравнении, будет соответствовать концентрации, обусловленной состоянием равновесия химической реакции на поверхности, а концентрации других реагентов — состоянием равновесия сорбционных процессов. [c.280]

Если скорость контактного процесса определяется сопротивлением поверхностной реакции (являющейся результатом последовательных этапов адсорбции исходных веществ, химической реакции и десорбции продуктов), то он проходит в кинетической области. В этом случае скорость такого процесса можно описать кинетическими уравнениями поверхностной реакции. В зависимости от принятых теоретических предположений вид этих уравнений может быть различным. [c.281]

Процессы, проводимые в условиях, близких к нормальным (давление не превышает нескольких атмосфер, температура незначительно отличается от температуры окружающей среды). К ним относятся процессы в растворах (ионные реакции), диффузионные процессы с одновременной химической реакцией (адсорбция, абсорбция, десорбция, выщелачивание), многие каталитические реакции. [c.344]

Влияние поверхности. Для физической адсорбции имеет значение лишь величина поверхности, но химическая адсорбция— весьма специфичный процесс. Так, например, водород хемосорби-руется не окисью алюминия, а никелем, и кислород не окисью магния, а углеродом. Такое поведение согласуется с предположением, что хемосорбция сходна в общем с химической реакцией. На хемосорбцию оказывают влияние физическое состояние поверхности и ее химический состав. Неоднородность поверхности катализаторов доказывается, например, тем, что теплота процесса постепенно снижается по мере протекания хемосорбции. Поверхность состоит из атомов различной степени насыщенности. Атомы у краев кристаллов, трещин и выступов, вероятно, менее насыщены и, следовательно, более активны. [c.206]

Хемосорбция является тем типом адсорбции, который всегда сопровождает химические реакции на поверхности. Хемосорбция— характерный признак гетерогенных каталитических реакций. [c.207]

Для наглядности примем, что процессы адсорбции и химической реакции на поверхности протекают как чередующиеся стадии. Сначала положим, что между компонентами, адсорбированными на поверхности, установилось химическое равновесие. Затем происходит дальнейшая адсорбция вещества А, нарушающая это равновесие на поверхности. Поскольку, согласно условию, скорость реакции на поверхности высока, равновесие реакции быстро восстанавливается. Очевидно, по мере адсорбции компонент А реагирует с такой скоростью, что адсорбционное равновесия не может установиться. Однако количество вещества А на поверхности в любой момент времени соответствует химическому равновесию между веществами, реагирующими на этой поверхности. [c.217]

Большой практический интерес представляет несвободная диффузия в студнях и гелях, сопровождающаяся адсорбцией, химическими реакциями или тем и другим. Сюда относятся процессы крашения полимеров, дубления кожи, процессы ионообмена, пропитка наполнителей (древесина, ткани и др.), гидролиз и химические реакции полимеров и даже сам процесс синтеза их. [c.505]

В общем предполагается, что диффузия идет через слой адсорбированных молекул, достигая активных мест поверхности. Другими словами, диффузия из газовой фазы совершается перпендикулярно поверхности через адсорбированный слой заметной толщины. Если дифф ия происходит быстрее, чем адсорбция газов, то должен получиться низкий температурный коэфициент реакции. Боденштейн [9] фактически нашел более высокие коэфициенгы, чем те, которые обычно можно ожидать при диффузии газов. Объяснение механизма адсорбционного катализа с помощью кинетики затруднительно вследствие сложности гетерогенного каталитического процесса, включающего такие процессы, как адсорбция, химическая реакция и десорбция реагирующих продуктов, а также миграция молекул на каталитической поверхности в направлении активных центров. Среди рассматри- [c.131]

К трем типам стадий лэнгмюр-швабовской кинетики — адсорбции,-химической реакции адсорбированных молекул и десорбции в полупроводниковом катализе — могут добавляться чисто электронные стадии. [c.15]

Как выяснено многочисленными исследованиями, процессы электроосаждения металлов на твердых металлических электродах являются одними из наиболее сложных электрохимических реакций. Они, как правило, протекают через несколько стадий, включающих процессы диффузии, адсорбции, химической реакции, разряда и кристаллизации участвующих в электрохимическом процессе частиц. Соотно-щение скоростей этих стадий определяет кинетику процесса как катодного осаждения, так и анодного растворения металла. Электроосаждение металлов из водных растворов также обычно сопровождается протеканием параллельной реакции выделения водорода, участием в реакции других частиц, находящихся в электролите, примесей ионов металлов, органических соединений, вводимых для регулирования качества осадков. В результате протекания реакции происходят изменения состава раствора у поверхности электрода и изменения состояния поверхности, что особенно сильно проявляется в первые моменты электролиза после включения тока. Несомненно, что все предшествующие электрокристаллизации металла стадии влияют на нее и, таким образом, определяют структуру, физико-механические и химические свойства электроосажденного металла. [c.4]

Вопросы, рассматриваемые в этой главе, излагаются более подробно и на более высоком уровне в книге Петерсена Анализ химических реакций (см. библиографию, стр. 147). Здесь мы сможем только обсудить простейшие случаи и указать их связь с обш,ей проблемой анализа химических реакторов. В предыдущих главах для описания процесса мы нсио.тхьзовали функцию г (I, Т), которая определяет скорость-реакции в единице объема реактора. Применение этой функции, безусловно, оправдано в случае гомогенного процесса. Однако было бы желательно сохранить тот же способ описания и при расчете гетерогенных процессов, таких, как каталитические газофазные реакции в неподвижном слое таблетированного катализатора. В разделе VI. обсуждаются связанные с этим вопросом трудности и ограничения. Многих затруднений можно избежать, введя понятие об определяющей стадии (раздел VI.2). В последующих разделах будут исследованы некоторые характеристики процессов адсорбции (раздел VI. 2), внешней массопередачн (раздел VI.3) и внутренней диффузии (раздел VI.4). Затем мы постараемся обобщить эти явления (раздел VI.5) и вкратце остановимся на некоторых эффектах, связанных с конечной скоростью теплопередачи (раздел VI.6). Структура главы показана на рис. VI. . [c.119]

Теплоты физической адсорбции всегда малы и близки к теплотам конденсации (10 — 50 кДж/моль). Теплоты же хемосорбции близки к теплотам химических реакций (80—400 кДжУмоль и более). [c.86]

Физическая адсорбция протекает практически без энергии аьтивации. Хемосорбция,подобно химической реакции, осуществляется со значительной энергией активации, и с повышением температуры ее скорость возрастает в соответствии с величиной энергии активации по закону Аррениуса. [c.86]

В зависимостп от способа проведения химической реакции порядок ее может меняться с высшего на низший, причем, как правило, все реакции в той или иной мере стремятся к первому порядку. Этому способствуют, например, твердые катализаторы на их поверхности изменяется механизм реакции. При адсорбции (на поверхности) реакция также стремится к первому порядку. Аналогичным образом действует и большой избыток одного из компонентов. В дальнейшем будут рассмотрены специальные случаи реакций первого порядка. [c.198]

Существует другой процесс — так называемая хемосорбция,— который экспериментально можно отличить от физической адсорбции. Как правило, это значительно более медленный процесс, чем физическая адсорбция, который часто проявляется по увеличению скоростр реакции с ростом температуры. Хемосорбция обычно необратима. Процесс десорбции протекает очень медленно и требует более высоких температур. Это является следствием более высоких тепловых эффектов, которые сопровождают хемосорбцию они могут быть по порядку величины от 10 до 100 ккал/молъ — как раз в пределах тепловых эффектов химических реакций. [c.537]

Из сказанного следует, что наблюдаемый эффект снижения активности катализатора дпя основных реакций в наибольшей степени проявляется в начальной стадии процесса. Именно в этот период при адсорбции сложных стрз турных единиц сырья на внешней поверхности гранул катализатора формируется фронт диффузии составляющих их компонентов внутрь гранулы по поровым каналам и происходят первичные изменения структуры сырья под воздействием активных центров катализатора. Одновременно изменяется структура пор катализатора в результате протекания основных химических реакций, сопровождающихся вьшадением на активной поверхности твердых продуктов реакции. [c.68]

СКОЛЬКО СОТ калорий на 1 люль. При хемосорбции тепловые эффекты по величине приближаются к тепловым эффектам химических реакций и составляют41 900—419000 кдж/кмоль (10—100 ккал/моль). Так, например, теплота адсорбции кислорода на углероде равна 335 200 кдж/кмоль (около 80 ккал/моль), а теплота сгорания углерода составляет 393860 кдж/моль ккал/моль). В этом случае действительно образуется стабильное соединение и при попытках удалить адсорбат с поверхности путем вакуумирования вместе с кислородом выделяется некоторое количество окиси углерода. [c.205]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология