Химические реакции графита

Рис. 1У-40. Сигнальный граф системы уравнений кинетики химической реакции разложения гексафенилэтана.

Рис. 1У-41. Сигнальный граф системы уравне- Рис. 1У-42. Сигнальный граф ний кинетики химической реакции алкилиро- системы уравнений кинетики вапия бензола. химической реакции, протека-

Механохимия изучает химические превращения, инициированные или ускоренные механическим воздействием. При воздействии механических сил происходит разрыв химических связей, изменение состояния поверхности твердых тел, образование неустойчивых высокоактивных частиц, дефектов в кристаллической решетке. Особенно заметные воздействия оказывают ультразвук на жидкости, сверхвысокое давление на твердые вещества, ударные волны на твердые тела и жидкости. При ультразвуковом облучении в жидкости возникают активные частицы, которые инициируют химические ракции. Ультразвуковая обработка применяется для очистки поверхности металлических предметов от жира и других загрязнений, для специального синтеза (например, приготовление вакцины). С помощью сверхвысоких давлений удалось превратить графит в алмаз, нитрид бора в боразон. Ударные волны, возникающие под воздействием направленного взрыва, на несколько порядков ускоряют химические реакции, например вулканизация каучука проходит за доли секунды. Понимание механохимических реакций очень важно для предупреждения вредных химических последствий механических воздействий на твердые и жидкие вещества. [c.121]

Вследствие различия в структуре алмаз, графит и карбин по-разному ведут себя в химических реакциях. Для графита характерны [c.449]

Второй этап синтеза Разработка исходной структ ы покомпонентных материальных связей ХТС или построение первоначальных качественных вариантов материальных потоковых графов по расходам химических компонентов системы. На основании полученной на первом этапе схемы химической реакции следует наложить первоначальные покомпонентные материальные связи между источниками и стоками веш,ества, где существует тот или иной компонент, например между сырьем и входом в реактор, между выходом из реактора и целевым продуктом, в который входит данный компонент. [c.195]

Рис. 3.19. Этапы построения сигнального графа совокупности химических реакций по диаграмме связи

Пример 1У-2. Для ХТС, операторная схема которой представлена на рпс. 1У-15, а, построить материальный потоковый граф по расходам химических компонентов В, Е к А. В операторах химического превращения II и У протекает химическая реакция А В - Е. Физическим потокам данной ХТС отвечают следующие наборы параметров [c.131]

Рпс. 1У-43. Сигнальный граф системы уравнений кинетики химической реакции, протекающей в проточном реакторе с мешалкой. [c.170]

Линии графа, соединяющие заданные точки, обычно называют ветвями. Ветви соединяют вершины графа. Обычно граф можно изображать по-разному заменять прямолинейные ветви на криволинейные, располагать произвольно вершины его на плоскости. Графы, имеющ ие принципиально одно и то же строение, называются изоморфными. Если ветви графа пересекаются только в вершинах, такой граф называется плоским. Графы химических реакций обычно плоские. [c.285]

В процессе контакта свежеобразующихся частиц сажи и нефтяных коксов при прокаливании с активными (реакционноспособ-пыми) компонентами дымовых газов (СОг, Н2О, О2 и др.) на различных участках поверхности углерода вследствие ее неоднородности и неодинакового уровня энергии (различный угол расположения базисных плоскостей в кристаллите углерода, наличие гетероатомов, механических дефектов и т. д.) скорость химических реакций и глубина проникновения компонеитов дымовых газов в массу углерода неодинакова, что изменяет рельеф поверхности, обусловливая ее шероховатость и повышенную склонность к адсорбционным явлениям. В результате таких процессов на поверхности углерода одновременно присутствуют участки (центры) повышенной и пониженной активности, нарушающие непрерывность поверхности. По увеличению отношения активных центров к неактивным (поверхностям базисных плоскостей) в процессе контакта с реакцнонноспособными компонентами дымовых газов углеродистые материалы могут быть расположены в ряд графит— -аии-зотронный кокс—>изотропный кокс—>-сажа, т. е. чем менее упорядочен углерод по Le, тем более он склонен к образованию поверхностных комплексов с газами. В таком же порядке увеличивается адсорбционная и каталитическая активность поверхности углеродистых материалов. [c.54]

Резкое отличие в получении алмаза и p-BN относится к выбору катализаторов и, по-видимому, к механизму превращения а-ВЫ в р-ВЫ. Естественно, что с химической точки зрения нитрид бора гораздо более сложное вещество (соединение двух элементов), чем графит или алмаз. Поэтому для нитрида бора следует ожидать гораздо большего разнообразия химических реакций при взаимодействии его с какими-либо веществами. Каталитический синтез р-ВЫ и до настоящего времени служит предметом тщательных исследований, и здесь проблема много сложней, чем при синтезе алмаза. Далеко не полный список веществ-активаторов синтеза кубического нитрида бора включает следующие соединения нитриды, гидриды, амиды щелочных и щелочноземельных металлов, сурьма, олово, вода, мочевина. Поэтому взгляды на механизм каталитического превращения весьма различны. Предполагается, например, образование комплексов между катализатором и нитридом бора, которые имеют относительно низкую температуру плавления. Один из таких комплексов ЫзЫ-ВЫ выделен из реакционной шихты и хорошо изучен. В полученном расплаве растворяется а-ВЫ и, распадаясь на молекулярные фрагменты, превращается в р-ВЫ, так как давления и температуры процесса соответствуют термодинамической устойчивости последнего. [c.146]

Обычно говорят химических веществ . Но так как, скажем, алмаз и графит — разные вещества, то их взаимное превращение следовало бы тогда тоже называть химической реакцией. [c.6]

Хемосорбцией называют адсорбцию, происходящую под действием специфических, главным образом валентных, химических сил. Хемосорбцию можно определить как процесс образования двумерного химического соединения, не идущий, в отличие от обычной химической реакции, в глубину объемной фазы. Рассмотрим в качестве примера соединения, образующиеся при хемосорбции на угле и графите. В результате окисления поверхностных атомов С образуются, в зависимости от условий, те или иные поверхностные оксиды, изображенные следующими формулами [c.127]

При неравновесном режиме получения полимеров для расчета статистических характеристик их топологической структуры необходимо находить решения соответствующих кинетических уравнений, описывающих эволюцию ансамбля молекул в результате химических реакций между ними. Методы составления и решения таких уравнений в настоящее время достаточно хорошо разработаны даже для разветвленных полимеров [2]. Однако поскольку эти методы не связаны с теорией графов, то в данном обзоре они не рассматриваются. [c.155]

В последние годы было показано, что графы весьма полезны для представления некоторых важных в химической физике процессов и явлений. Они полезны при описании взаимодействий (квантовомеханических и статистически-механических), взаимопревращений изомеров, частичного упорядочивания молекулярных свойств, механизмов химических реакций и т, д. После опубликования книги Балабана [1], стимулирующей интерес к этой области, появились многочисленные работы, посвященные дальнейшим впечатляющим применениям теории графов в химии. Графы дают возможность конкретных описаний многих абстрактных величин, применяемых в хи-мии или физике. Классическими примерами использования графов в химической физике являются диаграммы Фейнмана, применяемые в диаграммной теории Возмущений для многочастичных систем [2], и графь Майера — Майер для представления интегралов в методе кластерного разложения. Таким образом, изучение этих графов дает некоторое представление о таких абстрактных проблемах. [c.278]

Важность матриц смежности графов в теории Хюккеля хорошо известна [12—30] . Несмотря на то что всегда можно получить собственные значения хюккелевского гамильтониана для химической системы с помощью современных ЭВМ, теория графов играет важную роль, особенно если интерес представляет аналитическое поведение спектров собственных значений для химических систем как функции некоторых переменных. По этой причине изучение спектров графов оказывается полезным, несмотря на доступность современных ЭВМ. Например, Кинг [31] показал, что аналитическое поведение динамики колебательных химических реакций может быть прогнозировано в результате исследования вида спектров соответствующих диаграмм, известных как диаграммы влияния. [c.279]

Мы не являемся первыми, применившими методы теории графов к анализу реакционных сетей, и в заключение хотим упомянуть некоторые родственные работы . Арис [1] разработал алгебраический подход к анализу реакционных систем, а Селлерс (1966) применил к этой задаче идеи алгебраической топологии и теории графов. Разработанный в работах [12, 16] подход, основанный на сетевой термодинамике, в котором для представления реакции использовались графы связей, связан с работой Селлерса. Структура графа, представляющего систему, совершенно отлична от используемых нами тем, что в ней к вершинам относили вещества, а не комплексы, и представление химических реакций было более усложненным. Хорн [7] признал, что сети могут быть представлены графами, в которых вершины представляют комплексы, но этот факт не был [c.347]

Если мы исследуем более сложную реакцию, например перегруппировку Демьянова [5—7], в которой участвуют четыре углеродных центра и которая часто рассматривается как проходящая через так называемые неклассические катионные интермедиаты [5, 8], то получаем четырехмерную реакционную решетку (рис. 4). Эта реакционная решетка изоморфна булевой решетке Р(4) диаграмма последней имеет вид четырехмерного куба, атомами теоретической структуры которого являются динамические графы Од, Ор и О вместе со статическим графом 5. Он содержит три булевы подрешетки с тремя атомами (рис. 5), включая статический граф 5 эти подрешетки могут быть отнесены к трем формально раздельным химическим реакциям [c.448]

Булева подрешетка содержит один динамический граф, представляющий возможную, но не осуществляющуюся в действительности химическую реакцию. [c.452]

Для применения этих абстрактных решеток к нашей химической системе мы должны интерпретировать их абстрактные элементы в терминах графов, описывающих различные высказывания о химической реакции. Пример такой химической интерпретации показан на рис. 11, где булевы решетки объединяются двумерным булевым центром, состоящим из графов Ф4, 5, /),2з и М. Как легко видеть, полученное ч.у.м. не образует решетку кроме того, булевы подрешетки содержат элементы немеханистических уровней прежней булевой решетки [c.454]

Ha основании 1) понятия реакционной решетки, образуемой графами реакции, 2) описания символов связывания с помощью теории графов и 3) модели непрерывного структурного превращения реагентов в продукты с использованием реакционных параметров (X-модель) получены корреляционные диаграммы, позволяющие сделать выводы о том, как протекают химические реакции. С помощью этого формализма получены в законченном виде аналитические формулы для правил Вудворда — Хоффмана в случае согласованных перициклических реакций. Особо подчеркивается применимость многомерных моделей для описания механизмов сложных реакций органических соединений. [c.457]

Известно, что все углеродистые материалы термодинамически неустойчивы и стремятся перейти в более устойчивое состояние (в графит). На кинетику графитации. и качество графита влияют (природа исходного сырья, температура, время, давление и другие факторы. При высоких температурах преодолевается внутреннее сопротивление нефтяных углеродов, в результате химических изменений вытесняются неуглеродные составляющие кристаллитов, образуются свободные радикалы, обусловливающие склонность углерода к химическим реакциям. Происходит ориентирование кристаллитов относительно друг друга с одновременной укладкой двумерных кристаллитов в трехмерный кристалл, т. е. осуществляется графитация. [c.214]

Окислительные свойства у углерода выражены слабо. Вследствие различия в структуре алмаз, графит и карбин по-разному ведут себя в химических реакциях. Для графита характерны реакции образования кристаллических соединений, в которых макромолекулярные слои Сг [c.426]

Изменение энтальпии АН или внутренней энергии AU в химической реакции зависит от того, в каком состоянии находятся исходные вещества и продукты реакции. Так, например, теплота сгорания графита не равна теплоте сгорания алмаза, и теплота растворения газообразного НС1 различается для случаев образования 1 М и 0,1 М растворов. Чтобы облегчить табулирование термодинамических данных, приняты определенные стандартные состояния, для которых и приводятся значения термодинамических свойств. Стандартное состояние газа — это идеальный газ при 1 атм и данной температуре для твердого вещества — это характерное кристаллическое состояние при 1 атм и данной температуре, например графит для углерода и ромбическая сера для серы. Стандартное состояние растворенного вещества — это концентрация, при которой активность равна единице (разд. 4.10). Температуру стандартного состояния необходимо указывать особо. Термодинамические функции часто табулируются при 25° С, но следует помнить, что стандартное состояние не обязательно подразумевает эту температуру. [c.30]

Двудольные графы механизмов сложных реакций. Можно представить механизм сложной химической реакции графом, имеюш.им вершины двух видов — двудольным графом (работа Вольперта [28], обзорная работа Кларка [29]). Одни вершины соответствуют, как и ранее, веществам, другие — элементарным реакциям (обратим внимание, не стадиям, а элементарным реакциям). Ребрами будем соединять вершину-вещество и вершину-реакцию, если вещество участвует в реакции. Ребро ориентируем от вершины-вещества к вершине-реакции, если вещество — исходный реагент и наоборот, если вещество — его продукт. Если реакция представляется 1, то число ребер, идущих от вершины-вещества к вершине-реакции, равно а наоборот — Очевидно, нелинейные графы имеет смысл применять для нелинейных механизмов. Примеры возьмем из [7]. Рассмотрим два механизма окисления СО на Р1 [c.83]

При обычной температуре элементарный углерод весьма инертен. При высоких же температурах он непосредственно взаимодействует с многими металлами и неметаллами. Углерод проявляет восстановительные свойства, что широко используется в металлургии. Окислительные свойства углерода выражены слабо. Вследствие различия в структуре алмаз, графит и карбин по-разному ведут себя в химических реакциях. Для графита характерны реакции образования кристаллических соединений, в которых макромолекулярные слои С200 играют роль самостоятельных радикалов. [c.394]

Пример У1-17. Построить сигнальные графы для определения гашетических характеристик некоторых химических реакций. [c.166]

Составьте ypaBHennej зависимости теплового эффекта химической реакции С (графит) -f-HaO = СО + Hj от температуры. Рассчитайте АЯ ооо. [c.63]

Граф называется связным, если каждую его вершину можно соединить с любой другой вершиной некоторым путем. Очевидно, что граф любой химической реакции является связным. Однако если в системе идет несколько независимых химических реакций, то они образуют несвязный граф, состоящий из нескольких связных. В этом случае общий граф распадается на связные компоненты. Если же в системе присутствует соединение, не вступающее в реакцию вообще, то ему соответствует так называемая изолированная веришна, или нуль-граф. Идеальный растворитель должен был бы являться таким соединением. [c.286]

Каждой ветви графа можно придать определенное численное значение. Например, в кинетике химических реакций каждая стрелка кинетической схемы характеризуется константой скорости данного превращения. Граф, на котором указано направление каждой его ветви, назьквается ориентированным (или направленным). Граф, на котором имеются как ориентированные, так и неориентированные ветви, называется смешанным. [c.286]

Цикл здесь может быть определен как множество вершии графа р1, р2,. .., рк) и множество ребер /(, и,. .., причем соединяет p и рг, Ь — р и рз, и p и pi l,. .., к — Рк и р1. Прп анализе устойчивости кинетических зависимостей сложной химической реакции возникает задача перечисления и исследования циклов в двудольном графе [30, 31]. Все циклы для ударного и адсорбционного механизмов приведены на рис. 1.6. [c.83]

Таким образом, методы теории графов находят применение и для анализа кинетических моделей нелинейных химических реакций. Более того, в последнее время А. Н. Ивановой [73] развиты методы анализа ряда критических явлений и для распределенных систем тина реакция + диффузия . Условия возникновения в таких системах диссипативных структур удается также сформулировать в терминах теорип графов, естественным образом учитывающих особенности структуры механизма сложной химической реакции. [c.137]

Клибанов М. В., Слинько М. Г., Спивак С. И., Тимошенко В. И. Применение теории графов к построению механизма и кинетических уравнений сложной химической реакции Ц Управляемые системы.— Новосибирск Наука, 1970.— Вып. 7.— С. 64—69. [c.140]

Методы теории графов, как известно, широко применяются в самых различных областях теоретической физики и химии. Они традиционно исиользуются, папример, нри рассмотрении ряда вопросов стереохимии, для описания кинетики сложных химических реакций, в квантово-механических расчетах. С другой стороны, теоретико-графовые подходы лежат в основе самого популярного языка современной физической теории многих тел — диаграммной техники. Одно из главных достоинств этого метода заключается в его наглядности, что способствовало широкому применению концепции графов при решении задач, требующих учета взаимодействия в системах, состоящих из многих частиц. Наиболее известными здесь являются диаграммные разложения Майера и Феймана, первое из которых давно применяется в статистической физике неидеальных газов, а второе широко используется в квантовой теории поля и теории твердого тела. [c.145]

Чтобы задать расположение графа в пространстве, достаточно у каждой вершины поставить метку — координату фрагмента молекулы, изображаемого этой вершиной (рис. III.1). Любая химическая связь в молекуле может разорваться с образованием в этом месте двух функциональных групп либо появиться в результате химической реакции между ними. Поэтому следует приинмать во внимание также и расположение связей (прореагировавших групп), изображая нх на графе пасечкамп. Пара насечек, принадлежащих одной связи, имеет совпадающие метки, отвечающие ее координатам. При этом графу системы, состоящей из N мономерных звеньев, требуется ровно (/+1)jV меток. Кроме нанесения меток па элементы графа мы еще занумеруем их числами. Так, звеньям присвоим номера от 1 до iV, а группы (в том числе и прореагировавшие) независимо для каждого звена пронумеруем числами 1. 2.. ... .., /. Координату г-го звена будем обозначать Г , а его /-й группы— Гц. Пронумерованные графы (не обязательно связные) с N узлами обозначим а если граф еще и помечен — il jvir , где г соответствует множеству координат всех звеньев и функциональных групп. [c.208]

Один из аспектов динамики химических реакций связан с предсказанием качественной динамики реакционной смеси на основе информации о топологии реакционной сети и зависимости скоростей от концентраций различных соединений. Для этой проблемы естественным оказывается теоретико-графовый подход, поскольку структура реакционной сети может быть закодирована в направленном графе, ребра которого взвешены в соответствии с внутренними скоростями реакций. Это в свою очередь приводит к факторизации управляющих уравнений, в результате которой эффекты стехиометрии, структуры сети и феноменология скорости реакции могут быть изучены раздельно. На этой основе легко получить некоторые результаты, связанные с динамикой нестационарных и стационарных состояний, при использовании известных или легко доказываемых результатов теории графов. В частности, возможно классифицировать стационарные состояния и разработать алгоритм для определения того, какие из различных типов стационарных состояний, если они вообще возможны, могут существовать в данной системе. Этот подход ведет также к полному описанию глобальной динамики подмножества того, что называется вершинноуправляемыми сетями. Может быть показано, что уравнения для таких систем всегда имеют единственное стационарное состояние, являющееся глобально асимптотически устойчивым. Кроме того, когда такой тип системы периодически возмущается внешним источником, отклик всегда асимптотически периодичен с периодом, равным периоду возмущающей функции. Следовательно, система этого типа может служить в качестве совершенного преобразователя частоты — свойство, необходимое при решении многих биологических задач. [c.322]

Роль материала катода очень велика, хотя далеко не всегда может быть объяснена н, тем более, предсказана В протоноДо-норных растворителях приходится считаться с реакцией выделения водорода, приводящей к снижению выхода по току в процессе восстановлеиня галогенорганического соединения В соответствии с этим в протонодонорных средах эффективнее катоды с высоким перенапряжением водорода (ртуть, свинец, цинк, кадмии, графит) в апротонных растворителях различия в поведении Металлов с высоким и низким перенапряжением водорода сглаживаются, если не исчезают вовсе. В любых растворителях возможна предшествующая химическая реакция с материалом электрода. Образование металлорганических соединений (как до, так и после переиоса электрона) в сильной степени обусловлено природой металла электрода для предотвращения этой реакции, по-видимому, удобнее всего использовать катоды нз графита или стеклоуглерода. Скорость восстановления галоген-замещеиных соедниепин, как уже отмечалось, зависит от природы металла электрода (см., иапример, [186—189]). [c.284]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология